全并联AT电流分布简化模型及应用

许毅涛

全并联AT电流分布简化模型及应用

许毅涛

分析全并联AT供电特点，建立全并联AT供电简化模型。利用该模型进行电流分析、测距装置接线校验、变电设备缺陷查找，解决杭深线宁波—温州段测距装置无法判断上下行的问题。

全并联AT；电流分析；简化模型

0 引言

2009年4月1日，上海铁路局第一条全并联AT供电线路合武客专正式运营。5年时间里，上海铁路局采用全并联AT供电模式的客专线路已超过2000正线公里。由于国内关于全并联AT供电的技术资料不多，提供的分析模型较为复杂，技术人员不易掌握，导致设备出现的一些问题没有及时发现整改，影响了可靠供电。根据全并联AT运行特点，建立简化分析模型，加强运行数据分析，是当前一项重要工作。

1 全并联AT供电特点

目前国内全并联AT供电的牵引所主变压器大部分采用V/X接线，馈线侧不设AT变压器，馈线T/F线LH分设。AT所正常运行时上下行馈线合环，所内2台AT变压器一台运行，一台备用。分区所2个方向的供电臂各接入一套与AT所相同的设备，运行方式也与AT所相同，中间设置越区GK以备越区时使用。

2 全并联AT供电简化模型的建立和分析

国内技术文献及综自厂家提供的全并联AT电流分布模型均较为复杂，不便于日常运行分析使用，如图1、图2所示。针对这种情况，笔者参考有关技术资料，结合工作实践，建立了全并联AT电流分布简化模型（图3）。

图1 全并联AT供电模型1示意图

图2 全并联AT供电模型2示意图

图3 全并联AT供电简化模型示意图

该模型以铁轨代表PW线、架空地线、大地等回流系统；按相别将上下行T线放一侧，上下行F线放另一侧；在AT所和分区所，上下行T线、上下行F线分别先并联再通过AT变压器电气相连。该模型突出了全并联AT的特点，简化了不必要的部分，特别方便对负荷和短路电流进行分析。

当动车沿下行供电臂从牵引所向AT所运行，牵引所下行T线电流最大，然后逐渐减小；上行T线通过AT所并联DL迂回供电且电流逐渐增大；上下行F线电流基本相等且逐渐增大，在AT所先并联再经AT变压器转换后迂回供电。AT所4条线电流均逐步增大，下行T线电流最大且等于其他三线电流之和，上下行F线电流基本相等。

当动车沿下行供电臂从AT所向分区所运行，牵引所上下行T线、上下行F线电流基本相等。AT所下行T线电流最大，然后逐渐减小；上行T线通过分区所并联DL迂回供电且电流逐渐增大；上下行F线电流基本相等且逐渐增大，在分区所先并联再经AT变压器转换后迂回供电。分区所4条线电流均逐步增大，下行T线电流最大且等于其他三线电流之和，上下行F线电流基本相等。

3 全并联AT供电简化模型的应用

3.1 检验测距装置接线是否正确

全并联AT线路普遍在牵引所、AT所、分区所安装测距装置来解决故障测距问题。跳闸时测距装置会同时采集各所的数据进行测距计算。应用简化模型对测距报文进行分析，可以发现许多测距装置接线存在的问题。如2013年的某日沪宁城际某供电臂跳闸，测距报文见表1。

表1 2013年某日沪宁城际某供电臂跳闸测距报文表

根据报文数据建立电流分布简化模型如图4，并利用模型对数据分析如下：

（1）分区所。根据AT变压器特性，AT变压器两端：

a.IF上+ IF下= 508 + 495 = 1 003 A，与AT变压器IF（1 010 A）接近，且IF上、IF下基本相等。

b.IT下= 1 010 + 644 = 1 654 A，与实测电流1 650 A接近。

综上所述：分区所电流分配正确，接线无误。

（2）AT所。根据AT变压器特性，AT变压器两端：

a.AT所IT下= 970 + 746 = 1 716 A，与实测电流1 708 A接近。

b.AT所IF上+ IF下= 2 184 + 255 = 2 439 A，与AT变压器IF（970 A）相差较多。

综上所述：AT所上下行F线电流分配有误，接线存在问题。

通过检查，发现AT所上下行馈线测距用LH的N线（馈线LH二次侧接出T、F、N三根线）分别接到了测距装置的上下行F线电流端口。

图4 全并联AT简化模型应用1示意图

3.2 找出变电设备存在的问题

利用简化模型对测距报文进行分析，还可以发现一些日常巡检不易发现的变电设备问题。如2012年的某日京沪高铁某供电臂跳闸，测距报文见表2。

报文中AT所上行T、F电流分别为0、2 A，不符合全并联AT电流分布特点。初步分析原因可能有2种：一是AT所上行馈线流互未接入测距装置，实际有电流而未反映出来，这种情况下电流分布应该存在问题；二是AT所上行馈线存在断点，没有电流流过，这种情况下报文电流分布数据应该吻合。根据报文数据建立简化模型如图5，并利用模型对数据分析如下：

对于AT所，AT变压器两端：

说明AT所上行馈线未参与电流分配，即上行馈线的T、F线均存在断点。

为进一步确证上述论断，继续分析如下：

a.牵引所IF上= 分区所IF上+ AT所IF上= 615 + 2 = 617 A，与实测电流601 A接近。

说明上行供电臂的F线电流分布正常。

b.短路电流ID= ID1+ ID2

ID1= 牵引所IT上+ AT所IT上= 4 241 - 0 = 4 241 A

ID2= 分区所IT上= 1 605 A

ID= 4 241 + 1 605 = 5 846 A

c.牵引所总馈出电流：

I总= 牵引所IT上+ IT下+ IF上+ IF下=

4 241 + 129 + 601 + 840 = 5 811 A

d.总吸上电流IR= IR1+ IR2+ IR3

IR= 2 915 + 1 308 + 1 629 = 5 852 A

由此得出：ID、I总、IR电流值基本相等，说明上行供电臂的T线电流分布也正常。

综上所述：测距报文数据正确，AT所上行馈线确实没有电流流过。

由于AT所内为全封闭GIS设备，通过调阅开关动作记录确认跳闸前上行馈线DL、GK都是合位，检查上行供电线也未发现断点。在天窗点内进行倒闸试验，利用GIS柜的带电显示器终于确认柜内存在断点。联系厂家将柜体打开后发现DL传动销松脱，分合闸时虽正常显示分合，但实际一直处于分位。

图5 全并联AT简化模型应用2示意图

3.3 解决杭深线跳闸重合后上下行故障判定问题

杭深客专宁波—温州段由于AT所和分区所上下行馈线间只有1组横联DL（图6），无法像其他客专AT所和分区所那样直接测得上下行馈线电流，致使跳闸重合后测距装置无法判断上下行故障。

图6 杭深线AT所主接线图

分析杭深线AT所、分区所的主接线图（图略）发现：所有的1AT都接在横联DL的下行侧，所有的2AT都接在上行侧，测距报文中吸上电流1、吸上电流2分别对应1AT、2AT。根据该特点，将模型适当改造就可以判断上下行故障。如2012年某日的1次跳闸，测距报文见表3。

比较牵引所、AT所、分区所的吸上电流，可以首先判断故障在第二区段。AT所吸上电流1有数值，说明下行侧的1AT运行。分区所吸上电流2有数值，说明上行侧的2AT运行。根据报文数据建立电流分布简化模型如图7。

表3 2012年某日杭深线某供电臂跳闸测距报文表

图7 杭深线电流分布简化模型示意图

（1）AT所。AT变压器两端：

a.IT1= 496＞679 A，说明IT与IT1一起流向下行T线；AT所下行T线电流：

b.IF1= 341＜679 A，说明IF1是IF的一部分流向上行F线；AT所下行F线电流：

（2）分区所。AT变压器两端IT= IF= IR3/ 2 = 1 194 / 2 = 597A

a.IT2= 953＞597 A，说明IT作为IT2的一部分流向下行T线；分区所上行T线电流：

b.IF2= 297＜597 A，说明IF2是IF的一部分流向上行F线；分区所下行F线电流：

（3）短路点分析。

a.AT所、分区所的上下行F线电流基本相等，说明上下行F线没有短路点。

b.AT所IT3= IT+ IT1= IF1+ IF3+ IT1

分区所IT2= IT+ IT4= IF2+ IF4+ IT4

说明短路点在第二区间下行T线。

（4）校验。

a.短路电流：

b.牵引所总馈出电流：

c.总吸上电流：

由此得出：ID（3 010 A）、I总（3 007 A）、IR（3 026 A）基本相等，说明电流分布正确，故障点在第二区间下行T线。

4 结论

通过上述简化模型分析计算，加深了设备管理人员对全并联AT供电系统的理解，为日常运行分析提供了一个简单实用的工具。利用该模型还可以简化全并联AT供电线路的阻抗分析：把连接T、F端的AT变压器看作一个节点，能够很直观地得出短路点两端上下行T、F线阻抗的串并联关系；根据线路长度与阻抗成正比、电流与阻抗成反比的关系，演算证明吸上电流比测距最重要的一个原理—短路点两端吸上电流与故障距离成反比的关系。

[1] 李群湛，贺建闽.牵引供电系统分析[M].成都：西南交通大学出版社，2010.

[2] 高仕斌，陈维荣，陈小川.客运专线牵引供电自动化[M].成都：西南交通大学出版社，2010.

The paper analyzes charateristics of full parallel AT power supply, set up full parallel AT power supply simplified model. The model is adopted to analyze the current, calibrate the wiring of distance measuring device, carry out the touble shooting of substation equipment, and tackle with the problem that it is impossible to determine by the distance measuring device of the up-track and down-track of Ninbo-Wenzhou section of Hangzhou-Shenzhen line.

Full parallel AT; current analysis; simplified model

U223.5+1

B

1007-936X(2015)01-0037-04

2014-02-20

许毅涛.上海铁路局调度所供电调度室，工程师，电话：18616028355。