轨道交通直流偏磁分布式同步监测纵横联合布点方法与流程

1.本发明涉及轨道交通直流偏磁技术领域，具体地指一种轨道交通直流偏磁分布式同步监测纵横联合布点方法。


背景技术：

2.城市轨道交通采用直流牵引供电方式，其直流入地杂散电流将会对城市轨道沿线和轨道交通网络周边变压器产生直流偏磁影响，引起主变振动和噪声加剧，甚至导致严重的变压器事故。随着城市轨道交通的快速发展，轨道交通引起的电网直流偏磁影响日益严重，探究轨道交通对电网直流偏磁影响及分布规律逐渐成为研究热点。为了获取轨道交通侧与电网侧现场数据支撑，轨道交通直流偏磁监测不可或缺。
3.目前轨道交通直流偏磁的监测主要集中于电网侧主变压器中性点直流偏磁电流的监测，未涉及轨道交通侧牵引变电所电流特征参量的监测，测点较为片面；对于少量的涉及到轨道交通侧与电网侧同步监测方法研究中，测点较为单一，申请号为201811197601.0的中国发明专利“城轨牵引供电系统与城市主变直流偏磁同步监测系统”公开了一种城轨排流网电流监测子系统，其城轨排流网电流信号测点位于排流网的连接电缆处，仅能测排流网电流信号，无法为轨道交通引起的电网直流偏磁辨识提供足够的数据支撑。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是要提供一种轨道交通直流偏磁分布式同步监测纵横联合布点方法，采用本发明的方式，使得轨道交通侧与电网侧站点关联性更强，测点更全面，更贴合实际运行工况，为轨道交通直流偏磁分布规律探究提供更有效的数据支撑。
5.为实现此目的，本发明所设计的轨道交通直流偏磁分布式同步监测纵横联合布点方法，它包括如下步骤：
6.步骤1：在轨道交通线路各站点中筛选出具有直流牵引变电所的轨道交通站；
7.步骤2：对距离具有直流牵引变电所的轨道交通站预设范围内的电网变电站进行主变压器中性点接地情况分析，从而筛选出具备主变压器中性点接地的电网变电站；
8.步骤3：根据纵向供电原则和横向距离最近原则对各个具备主变压器中性点接地的电网变电站进行纵向与横向联合监测站点筛选，从而确定轨道交通侧重点监测站点与电网侧变电站重点监测站点；
9.步骤4：根据轨道交通侧直流牵引变电所与电网侧变电站电流同步监测原则，对轨道交通侧重点监测站点和电网侧变电站重点监测站点分别进行站内直流电流测点布点，完成轨道交通直流偏磁分布式同步监测总体布点。
10.本发明的有益效果：
11.(1)轨道交通侧与电网侧分布式同步监测纵横联合布点方法首创。本发明依据纵向供电与横向距离最近原则，综合确定轨道交通侧重点监测站点与电网侧重点监测站点，所选监测站点关联性更强，有效避免站点选择盲目性；
12.(2)测点更全面。本发明首次提出将轨道交通侧的机车馈电电流、钢轨回流电流、排流柜回流电流、钢轨电位限制装置过电压保护动作时钢轨对地电流与电网侧变电站直流偏磁电流同步监测，测点更全面，避免了测点单一导致的数据不充分问题；
13.(3)数据支撑度更强。轨道交通侧同步监测的机车馈电电流、钢轨回流电流、排流柜回流电流，一方面可用来初步定量计算出轨道交通杂散电流值，从而与同步监测的电网侧变电站直流偏磁电流进行定量关联分析；另一方面考虑到机车馈电电流是轨道交通杂散电流的源头，机车馈电电流可与同步监测的电网侧变电站直流偏磁电流进行定性关联规律分析，为轨道交通直流偏磁规律分析提供更强有力的数据支撑；
14.(4)更贴合实际运行工况。本发明不仅考虑了轨道交通正常运行工况下杂散电流的影响，而且考虑了钢轨电位限制装置过电压保护动作时钢轨对地注入的电流是轨道交通杂散入地电流的另一大源头，首次将钢轨电位限制装置过电压保护动作时钢轨对地电流作为关键测点纳入监测范畴，更贴合轨道交通运行实际情况。
附图说明
15.图1为本发明的流程图；
16.图2为基于纵向与横向联合的电网侧与轨道交通侧重点监测站点选点示意图；
17.图3是轨道交通侧直流牵引变电所内测点布点示意图。
具体实施方式
18.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
19.如图1～3所示的轨道交通直流偏磁分布式同步监测纵横联合布点方法，其特征在于，它包括如下步骤：
20.步骤1：在轨道交通线路各站点中筛选出具有直流牵引变电所的轨道交通站；
21.考虑到轨道交通侧根据轨道交通站内实际供电需求，在各轨道交通站里设置相应不同功能的变电所，主要分为机车提供牵引用电的直流牵引变电所、为动力照明系统提供用电的降压变电所以及为离降压变电站较远的地铁设备供电的跟随变电所，因此，不是每个轨道交通站都设置直流牵引变电所。而对于轨道交通动力系统直流杂散电流监测，涉及机车馈电电流、钢轨回流电流、排流柜回流杂散电流等特征参量监测，这些参量只有在轨道交通站内牵引变电所才能监测到。因此，需要首先结合轨道交通线路各站点站内变电所配置实际情况，初选出具有直流牵引变电所的轨道交通站，后续再在这些初选站中进一步挑选出轨道交通侧重点监测站点；
22.步骤2：对距离具有直流牵引变电所的轨道交通站3km范围内的电网变电站进行主变压器中性点接地情况分析，从而筛选出具备主变压器中性点接地的电网变电站；
23.考虑到电网站变电站距离轨道交通线路越近，受到轨道交通直流杂散电流偏磁影响的可能性越大，因此，首先在密集的城市电网变电站中挑选出距离轨道交通线路3km范围内的站，缩小监测范围，降低监测盲目性。由于各电网变电站运行时主变压器接地方式各异，包括经变压器中性点经扁钢接地、避雷器间隙接地及不接地等方式，且仅有变压器中性点接地回路为轨道交通直流杂散电流入侵提供了电气通道，因此，需要对电网变电站进行位置及主变压器中性点接地情况分析，初选出具备距离轨道交通线路3km范围内且主变压
器中性点接地的电网变电站，后续再在这些初选站中进一步挑选出电网侧重点监测站点；
24.步骤3：根据纵向供电原则和横向距离最近原则对各个具备主变压器中性点接地的电网变电站进行纵向与横向联合监测站点筛选，从而确定轨道交通侧重点监测站点与电网侧变电站重点监测站点，形成轨道交通直流偏磁分布式同步监测网；
25.步骤4：根据轨道交通侧直流牵引变电所与电网侧变电站电流同步监测原则，对轨道交通侧重点监测站点和电网侧变电站重点监测站点分别进行站内直流电流测点布点，完成轨道交通直流偏磁分布式同步监测总体布点。
26.上述技术方案的步骤3中，根据纵向供电原则和横向距离最近原则对各个具备主变压器中性点接地的电网变电站进行纵向与横向联合监测站点筛选的具体步骤为：
27.步骤3.1：根据纵向供电原则，为轨道交通线路提供电源的具备主变压器中性点接地的电网变电站与该供电分区内的轨道交通站点有直接的电气连接，给轨道交通杂散电流流入电网变电站提供了电气回路，则为轨道交通供电的具备主变压器中性点接地的电网变电站被选择为电网侧变电站重点监测站点，属于该变电站供电分区内的轨道交通站点均为轨道交通侧备选监测站点；
28.步骤3.2：根据横向距离最近原则，在轨道交通侧备选监测站点中，选择距离电网侧变电站重点监测站点最近的轨道交通站点为轨道交通侧重点监测站点；
29.步骤3.3：根据轨道交通线路全线多个供电分区，按照步骤3.1和步骤3.2得出轨道交通侧与电网侧一一对应的多组重点监测站，构成轨道交通直流偏磁分布式同步监测网。
30.下面结合图2来具体阐述如何实现纵向与横向联合的电网侧与轨道交通侧重点监测站点选点：
31.图2中，“纵向供电”可理解为为机车提供电源的纵向供电网络，具体为电能从电网侧220kv/110kv变电站，输送至轨道交通侧110kv/35kv主变电所，再输送至地铁站内的ac35kv/dc750v直流牵引变电所；一个轨道交通侧110kv/35kv主变电所为它所管辖的供电分区内的多个直流牵引变电所供电，这些直流牵引变电所分别位于1#轨道交通站、2#轨道交通站
……
n#轨道交通站内，具体直流牵引变电所数量n由轨道交通线路供电系统实际设计决定。由于轨道交通侧110kv/35kv主变电所在轨道交通正常运行时不接地，所以不予考虑监测，重点监测站点应考虑电网侧供电变电站。
32.通过纵向供电网络分析，确定出为机车提供电源的电网变电站为电网侧重点监测站点，且该电网变电站供电分区内的轨道交通站点均为轨道交通侧备选监测站点，后续再根据横向距离最近原则分析在这些备选站中进一步挑选出轨道交通侧重点监测站点。
[0033]“横向距离最近”可理解为考虑轨道交通线路的横向地理分布，从一个轨道交通侧110kv/35kv主变电所供电分区内的多个横向的直流牵引变电所中，挑选出距离为该110kv/35kv主变电所直接供电的电网侧220kv/110kv变电站最近的轨道交通站点为轨道交通侧重点监测站点，即从图2中的1#轨道交通站、2#轨道交通站
……
n#轨道交通站中挑选出距离电网侧变电站最近的轨道交通站，作轨道交通侧重点监测站点。
[0034]
通过以上纵向与横向分析，轨道交通侧一个供电分区对应一组电网侧重点监测站点与轨道交通侧重点监测站点，而城市轨道交通为确保牵引供电的质量，一条轨道交通线路全线分为多个供电分区，那么针对一条完整的轨道交通线路，可得出多组轨道交通侧与电网侧一一对应的重点监测站，从而构成轨道交通直流偏磁分布式同步监测网。
[0035]
下面结合图3来具体阐述如何实现轨道交通侧重点监测站点内测点布点：
[0036]
图3中，直流牵引变电所将110kv/35kv主变电站输出的交流35kv整流为750v直流牵引电压等级，为机车提供牵引用电。当机车正常运行时，直流牵引变电所直流正极输出机车牵引电流，经馈电线缆接至接触轨，为走行轨上运行的机车授电，走行轨也作为机车牵引电流回流轨，为绝大部分牵引电流回流至牵引变电所直流负极提供路径。
[0037]
当走行轨钢轨对大地绝缘性能下降时，会导致少部分牵引直流通过走行轨泄漏至大地，形成轨道交通杂散电流。为了避免杂散电流严重腐蚀埋地金属管道等造成不良影响，轨道交通侧采取排流措施，即在回流轨的整体道床下铺设结构钢筋，形成杂散电流收集网(即主排流网)，在牵引变电所直流负极安装排流柜，且主排流网与排流柜通过杂散电缆电气连接，当地铁杂散监测系统所监测的轨道床及隧道结构钢筋的极化电位超过0.5v时，排流柜开关合闸，排流回路导通，主排流网收集的杂散电流回流至牵引变电所直流负极，以减少杂散电流的泄漏。
[0038]
基于以上分析，要初步定量获取轨道交通直流杂散电流值，需要轨道交通侧同步监测机车馈电电流、钢轨回流电流、排流柜回流电流特征参量，因此，分别在直流牵引变电所的馈电线、钢轨回流线、排流柜杂散回流线上布置测点，以获取各特征参量值。
[0039]
考虑到轨道交通侧保护装置配置实际情况，除了每个具有牵引变电站的地铁站均配置排流柜以外，每个轨道交通站均配置钢轨电位限制装置。当钢轨电位升高至过电压保护动作阈值，钢轨电位限制装置内接触器合闸，将钢轨拉低至地电位，起到限制钢轨电位的作用，保障工作人员及站台乘客的人身安全。此时，走行轨钢轨会对地注入较大的直流电流，这也是轨道交通杂散入地电流的另一大源头，因此需要将其纳入监测范畴，更贴合轨道交通运行实际情况。
[0040]
基于以上分析，综合得出对轨道交通侧重点监测站点进行站内直流偏磁电流测点布点的具体方式为：第一直流测点布点于直流牵引变电所正极至接触轨的机车馈电线上，用于监测机车馈电电流；第二直流测点布点于钢轨回流轨至直流牵引变电所负极的回流线上，用于监测钢轨回流电流；第三直流测点布点于排流网至排流柜的杂散电缆上，用于监测排流柜回流电流；第四直流测点布点于钢轨电位限制装置接地电缆上，用于监测钢轨电位限制装置过电压保护动作时钢轨对地泄漏电流。
[0041]
上述技术方案的步骤4中，如图2所示，电网侧变电站重点监测站点内直流偏磁电流测点布点位置为220kv/110kv变电站接地主变压器中性点接地回路，用于监测接地主变压器中性点直流偏磁电流。
[0042]
上述技术方案中，所述机车馈电电流、钢轨回流电流、排流柜回流电流、钢轨电位限制装置过电压保护动作时钢轨对地泄漏电流、接地主变压器中性点直流偏磁电流通过轨道交通直流监测装置同步监测。目前常用的同步技术包括gps秒脉冲同步、ntp网络时钟同步等。
[0043]
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。