摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的高速铁路建设在不断的增多，便捷快速的高铁越来越成为人们出行的首选。作为给高速铁路提供电源的牵引供电系统，不但提供了动力组开行的动力，同时给空调、照明、通风系统提供电源。因此，一旦牵引供电系统发生故障，不仅影响运输秩序，若在恶劣的运行环境中（如高温、长大隧道等）还将引起旅客的不适，甚至引起社会不良反应。近年来，牵引供电系统的管理部门为提高牵引供电系统的可靠性做了大量工作，在设备材料质量、施工质量控制、运营维修水平都有了显著提升，牵引供电故障率正逐年降低。但随着人们对出行要求的日渐提高，旅客对故障的容忍度日益降低。
关键词：高铁牵引供电系统；故障精确定位
引言
我国已建成世界上最大的高铁运营网，高速铁路在我国进入了快速发展的黄金时期。牵引供电系统的安全可靠是高铁线路安全正点运行的基本保障。分析牵引供电系统故障的关联影响因素，研究故障的严重程度与影响因素之间的关联规律，可为降低牵引供电系统的事故率，减少由于牵引供电系统故障导致的损失提供措施依据。牵引供电系统的运行状态受到诸多因素的影响。运用系统致灾理论对人的因素、设备因素、环境因素和管理因素的危机征兆进行考察和研究，总结铁路交通灾害的致灾风险及成因规律；在对恶劣天气进行建模的基础上，对考虑恶劣天气影响的牵引供电系统风险评估的指标体系和评估方法进行研究。以上研究大多是从定性的角度进行分析，得到了铁路运输受气象环境因素影响这一结论，但未对具体的影响规律以及分析这一规律的方法进行研究。利用逐步回归法分析牵引供电系统故障与气象因素之间的显著性关系，得出雷击和月平均风速与牵引供电系统故障次数关系显著。但有些因素对牵引供电系统故障的影响不一定为线性的，如过负荷与否、设备材质等，简单采用线性回归方法进行分析不一定适用。
1高速铁路牵引供电系统的特点
（1）数据和信息的时空多尺度性高速铁路牵引供电系统中存在海量的在线监测数据、离线检测记录、统计数据、事件记录、维修台账等数据和信息，它们来源于不同的采集装置或手段，反映了不同部件或设备的服役情况．数据采集的间隔、周期、精度、量纲等千差万别，或客观或主观，或定性或定量，且分布式地存放或记录于不同的物理载体上，构成了高速铁路牵引供电系统在数据和信息上的时空多尺度性．（2）结构和服役性能的时空多尺度性沿着电能的流动方向看去，牵引供电系统实际上是由众多供电设备和元件（牵引变电所的一次设备、接触网的锚段）所组成的一条链式供电回路．尤其是牵引变电所的关键设备（如牵引变压器）甚至关键结构（如一路进线）由于存在备用而形成了冗余结构，这种链式或冗余结构在空间上将单独的设备组成了完整的系统，形成了从设备级到系统级的空间尺度的跨越．另一方面，牵引供电设备的服役性能在不同的时间尺度上会表现出不同的规律，在实时运行的短时间尺度、有限个失效-修复周期的中时间尺度和全寿命周期的长时间尺度上，所能观察到的故障演变、退化趋势及失效规律逐渐从微观到宏观，所关注的问题由点到面，对其描述所采用的数学方法也应具有不同的分辨率和精度．
2提高故障快速定位的措施
2.1区间接触网故障定位
对于区间的接触网，结构形式相对简单。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但由于供电单元一般在30km左右，单元可同时开行三列以上车辆，当运行在此区间的动车组加减速时，会引起流经电流的频繁变化这样在供电单元的首端，如果再使用上述的枢纽故障定位辅助系统，现场电流监测单元的额定电流较难掌握，而且会随车流变化引起频繁启动，现场电流监测单元容易出现误报警；同时由于区间现场电流监测单元分散，数据的传输也是个比较大的问题，因此借助上述的故障判断装置在区间进行辅助定位意义不大。一种带电流互感器的柱上隔离开关能比较准确获取流经此开关的电流，利用此特性能较快的锁定和隔离故障区段。目前在区间接触网在分相和AT所上网处均设置了隔离开关，但不具备获取流经电流数值的功能。带电流互感器的隔离开关是将隔离开关刀片支撑绝缘器改为特殊互感器取代，使得流经隔离开关的电流通过电流互感器获取。因目前隔离开关具备了远动的功能，因此可以通过光纤等快速的传输回牵引所。再经过后台软件和智能比对，可以快速的锁定故障区段，实现区间定位的目的。但是，这种定位方式并不是严格意义上的精确定位，它更多是基于正确判断故障区段的基础上，便于快速的隔离故障区段，让动车惰性滑过故障区段，避免因故障造成线路的中断。如果将区间接触网适当位置的非绝缘锚段关节改造为绝缘锚段关节，并相应地设置关节带电流不下互感器的隔离开关，那么区间一个较长的供电臂变成了由若干个小的电气互为独立的区段组成，这样可以实现故障范围的更精确锁定，也可保证动车顺利的驶出故障区段，提高了供电的灵活性和可靠性。
2.2故障预警技术
设备或系统故障的发生，是众多因素随时间累计的结果，其产生、发展必然经历一个时间过程，有时看似偶然的故障，也必然有其内在的规律性，即使是突发性故障也存在孕育、发展的时期。同样，对于牵引供电系统，在破坏性故障发生之前，系统中的某个设备或系统就已经进入病态运行，并且损伤的发生具有趋势性和累积效应，若能在损伤累积形成故障之前识别出该设备或子系统的异常，提早对其进行检修或更换，就能避免故障的发生，减小牵引供电系统事故发生的概率。高速铁路牵引供电系统故障预警技术重点研究2种情况：①潜隐故障的预警；②早期故障的预警。潜隐故障是指已经发生却未直接表现出来（或未被发现）的故障，由于其具有随机性和隐蔽性，平时存在这些隐患的设备可以正常运转，但在特定时间、特定环境中可能会表现出来，影响整个系统的正常运行，如电流互感器/电压互感器、断路器和保护装置等都存在潜隐故障的可能。
2.3故障预测与健康评估研究
在短时间尺度（实时运行）和中时间尺度（设备的有限个失效与更新周期）上，采用随机过程理论对潜在故障和隐藏故障发生、发展的随机性以及设备健康状态退化的动态性进行建模，研究潜在故障和隐藏故障的概率分布描述形式和设备健康状态的实时评估方法，以在功能性故障发生前或健康状态的劣化超过阈值前进行及时预测并预警，并在一定的置信区间内预测设备的剩余使用寿命．在功能性故障发生后或健康状态的劣化超过阈值后，利用基于案例推理的方法进行故障的快速诊断；在空间尺度上将单元件单故障模式的设备级分析扩充为多元件多故障模式的系统级分析，针对牵引供电系统的串并联、冗余、冷/热备用等多部件结构，以及劣化故障、冲击故障以及多重故障并发等多故障模式，采用基于数据驱动和基于失效物理模型相结合的PHM方法进行建模，以对系统进行健康状态的综合评估并实现系统级的故障预测．
结语
综上所述，针对不同区域的接触网设备，选用合适的故障定位方式，对精确锁定故障区域，科学制定应急方案、快速恢复故障具有较强的实践意义。上述定位方式既是对目前接触网故障定位的补充，更是高速牵引供电系统精确定位、快速处理的必然需要。文中大型站场及枢纽故障定位已在实践应用，取得了预期的效果；其它两种方式产品已基本研制成功，已在现场进行试用。随着产品的进一步应用和实践，其技术性、经济性、社会性将进一步凸现。
参考文献：
[1]王昊.Logistics回归模型在广东省房价预测中的应用研究[J].现代商贸工业，2010（16）：304−306.
[2]齐先军，彭翔天，张晶晶.基于浴盆形故障率函数的配电系统可靠性评估算法[J].电力系统保护与控制，2015，43（5）：81−87.
论文作者:任涛,谢海波,张华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
标签：故障论文; 供电系统论文; 设备论文; 尺度论文; 区段论文; 区间论文; 因素论文; 《基层建设》2019年第24期论文;