一種高速鐵路高壓全電纜貫通線路的在線故障定位系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鐵路工程技術，特別涉及一種高速鐵路高壓全電纜貫通線路的在線故 障定位系統和方法。
【背景技術】
[0002] 目前，我國的高速鐵路、客運專線和城際鐵路的綜合負荷貫通線和一級負荷貫通 線均是采用全電纜線路。電纜線路在運行過程中故障時有發生，若不能對故障進行實時定 位并快速排除，將嚴重影響行車及安全。然而，在現有技術中，針對高速鐵路全電纜貫通線 路尚無有效的故障定位手段，高速鐵路全電纜貫通線路的在線故障定位系統也尚屬空白。
【發明內容】
[0003] 有鑒于此，本發明提供一種高速鐵路高壓全電纜貫通線路的在線故障定位系統和 方法，從而可以有效地實現高速鐵路全電纜貫通線路在線故障定位。
[0004] 本發明的技術方案具體是這樣實現的：
[0005] -種高速鐵路高壓全電纜貫通線路的在線故障定位系統，該系統包括：系統主站 和分布式設置在線路沿線的多個采集終端；
[0006] 所述采集終端，采集并存儲工頻電壓和行波數據；當所采集的工頻電壓小于預設 的電壓閥值時，將當前時刻前后2個周波的工頻電壓和行波數據鎖定并通過遠動通道發送 給所述系統主站；
[0007] 所述系統主站，根據各個采集終端發送的工頻電壓和行波數據確定故障位置。
[0008] 較佳的，所述采集終端中包括：中央處理單元、電壓互感器、三相工頻電壓采集單 元、至少一個行波傳感器和與所述行波傳感器對應的行波高速數據采集單元；
[0009] 所述行波傳感器，采集行波數據并將所采集的行波數據發送給對應的行波高速數 據采集單元；
[0010] 所述行波高速數據采集單元，將接收到的行波數據發送給所述中央處理單元；
[0011] 所述電壓互感器，采集電壓數據并將所采集的電壓數據發送給對應的三相工頻電 壓采集單元；
[0012] 所述三相工頻電壓采集單元，將接收到的電壓數據發送給所述中央處理單元；
[0013] 所述中央處理單元，存儲所接收到的工頻電壓和行波數據；當所接收的工頻電壓 小于預設的電壓閥值時，將當前時刻前后2個周波的工頻電壓和行波數據通過遠動通道發 送給所述系統主站。
[0014] 較佳的，所述采集終端中還進一步包括：定時單元；
[0015] 所述定時單元，用于為所述采集終端進行時鐘對時，并記錄行波數據被采集終端 采集到的時間。
[0016] 較佳的，所述定時單元是用于接收北斗衛星導航系統的對時信息的北斗定時單 元；
[0017] 或者，所述定時單元是用于接收GPS導航系統的對時信息的GPS定時單元。
[0018] 較佳的，所述采集終端中還進一步包括：連接端口；
[0019] 所述連接端口，用于連接中央處理單元和遠動通道。
[0020] 較佳的，所述連接端口為網口、光口或電口。
[0021] 較佳的，所述采集終端中還進一步包括：穩壓配電單元；
[0022] 所述穩壓配電單元，用于與交流電源連接，為采集終端中的各個單元供電。
[0023] 較佳的，所述采集終端中還進一步包括：指示燈；
[0024] 所述指示燈與所述中央處理單元連接，用于顯示中央處理單元的狀態。
[0025] 較佳的，所述采集終端中還進一步包括：維護口；
[0026] 所述維護口與所述中央處理單元連接，用于作為中央處理單元的維護端口。
[0027] 較佳的，所述系統主站，用于根據故障時產生的初始行波傳播至不同采集終端的 絕對時間差，確定與故障位置距離最近的預估采集終端；將預估采集終端Sp及其之前的采 集終端作為第一集合，將預估采集終端Sp之后的采集終端作為第二集合；從第一集合和第 二集合中分別任意選取一個采集終端，并根據所選取的兩個采集終端所采集的行波數據， 計算故障位置與所示預估采集終端之間的預估距離；重復上述操作，直至得到pX(n-p)個 預估距離；根據計算得到的pX(n-p)個預估距離以及格拉布斯準則，確定故障位置。
[0028] 較佳的，在線路沿線的每個配電所和區間箱式變電站上均設置一個采集終端。
[0029] 較佳的，所述采集終端的數量大于等于2。
[0030] 較佳的，所述預設的電壓閥值為系統工頻電壓的30%。
[0031] 較佳的，所述系統中還進一步包括：電力遠動調度中心；
[0032] 所述系統主站將所接收到的數據通過遠動通道發送給所述電力遠動調度中心，實 現遠動功能。
[0033] 本發明中還提供了一種高速鐵路高壓全電纜貫通線路的在線故障定位方法，所述 方法包括：
[0034]A、分布式設置在線路沿線的各個采集終端采集并存儲工頻電壓和行波數據；
[0035]B、當所采集的工頻電壓小于預設的電壓閥值時，采集終端將當前時刻前后2個周 波的工頻電壓和行波數據鎖定并通過遠動通道發送給系統主站；
[0036]C、系統主站根據各個采集終端發送的工頻電壓和行波數據確定故障位置。
[0037] 較佳的，在所述步驟A之前，該方法還進一步包括：
[0038] 在線路沿線的每個配電所和區間箱式變電站上均設置一個采集終端。
[0039] 較佳的，所述采集終端的數量大于等于2。
[0040] 較佳的，所述預設的電壓閥值為系統工頻電壓的30%。
[0041] 較佳的，所述步驟C包括：
[0042] 步驟C1，根據故障時產生的初始行波傳播至不同采集終端的絕對時間差，確定與 故障位置距離最近的預估采集終端s p;
[0043] 步驟C2,將預估采集終端Sp及其之前的采集終端作為第一集合，將預估采集終端 sp之后的采集終端作為第二集合；
[0044] 步驟C3,從第一集合和第二集合中分別任意選取一個采集終端，并根據所選取的 兩個采集終端所采集的行波數據，計算故障位置與所示預估采集終端之間的預估距離；重 復上述操作，直至得到px (n-p)個預估距離；
[0045] 步驟C4,根據計算得到的pX (n-p)個預估距離以及格拉布斯準則，確定故障位 置。
[0046] 較佳的，通過如下的公式計算故障位置與所示預估采集終端之間的預估距離
[0047]
[0048] 其中，Sj為第j個米集終端，S p+k為第（p+k)個米集終端，S i為第i個米集終端， 弋為&與第（j+1)個采集終端S#之間的距離；&和分別為發生故障時產生的初始 行波到達采集終端S#P Sp+k的時間，n為采集終端的總數；V為初始行波在貫通電纜線路中 的傳播速度。
[0049] 較佳的，所述步驟C4包括：
[0050] 將p X (n-p)個預估距離組成一個p行（n-p)列的矩陣M ;
[0051] 根據格拉布斯準則對矩陣M進行粗大誤差檢測和壞值剔除，然后對其余的數值進 行算法平均操作，并根據操作結果確定最終的故障距離，并確定故障位置。
[0052] 較佳的，該方法還進一步包括：
[0053] 通過各個采集終端中的定時單元為采