利用行波法進行故障測距在電力系統(tǒng)輸配電中取得了巨大的成功，有學者利用現(xiàn)代信號處理方法通過對行波波頭進行有效辨識從而進行故障測距的理論研究。也有通過對電力網(wǎng)絡故障后的特征進行理論分析，提出相應的故障測距算法。有學者詳細研究了架空-電纜混合線路的行波傳播特性，以及影響測距精度的因素。此外，還有將行波法利用到高壓直流輸電系統(tǒng)中的故障定位中。

但行波法并未在電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)故障測距中得到廣泛的研究與應用。牽引供電系統(tǒng)測距算法因系統(tǒng)運行方式改變等影響降低甚至不能達到要求的測距精度，由于行波法在故障測距中具有較高的精度及穩(wěn)定性，將其應用于牽引供電系統(tǒng)故障測距中將是一種新的嘗試。

目前全并聯(lián)自耦變壓器（Auto Transformer , AT）牽引網(wǎng)以其具有傳輸功率大、供電距離長、接觸網(wǎng)電壓損耗低等優(yōu)點已成為當前高速鐵路及客運專線的主要供電方式。針對全并聯(lián)AT牽引網(wǎng)，故障測距方案主要包括：AT中性點吸上電流比、區(qū)段上下行電流比、橫聯(lián)線電流比。

• 但是，針對行波法在牽引網(wǎng)中進行測距的參考文獻相對較少，其中有學者提出的區(qū)段上下行電流比、橫聯(lián)線電流比故障測距在牽引網(wǎng)發(fā)生故障后，上下行牽引網(wǎng)解列運行導致故障測距失敗。
• 有學者對行波法應用于牽引網(wǎng)故障測距的可行性研究進行了有益的探討，但未進行相關實驗驗證。
• 有學者提出利用電流行波線進行故障研究測距，但是當故障發(fā)生在某一AT段內時，牽引網(wǎng)首末端的故障電流行波信號微弱，不利于提取。
• 有學者提出在各個固定位置的桿塔上放置具有磁場測量與故障信號發(fā)射功能的裝置，以此來進行故障定位，但是存在數(shù)據(jù)量過大不易于處理及各個裝置之間時鐘同步的問題。
• 有學者分析并仿真了在直供方式下牽引網(wǎng)故障行波的傳播特征，但是未能進一步研究全并聯(lián)AT供電方式下的故障行波特征以及將行波法應用于牽引網(wǎng)故障測距中。

為此，本文在對全并聯(lián)AT牽引網(wǎng)的結構簡介基礎上，通過在AT所的橫聯(lián)線之間串入高頻阻波器解決了由于行波竄入到上行或下行線路造成行波波頭無法準確檢測波頭的問題。此外，在變電站出口、AT所、分區(qū)所等三處放置行波采集儀以解決牽引網(wǎng)阻抗不均勻及色散導致的行波波速不穩(wěn)定的問題，從而得到不含行波波速的多測點測距方程。

根據(jù)改進的希爾伯特-黃變換（Improved Hilbert-Huang Transform,IHHT）獲取不同測量點行波波頭的到達時刻，利用多測點測距方程得到故障測距結果。最后通過Matlab/Simulink對某一牽引變電站模型進行故障仿真驗證，測距結果表明所提測距算法能夠對故障進行有效定位。相比于傳統(tǒng)故障測距法，行波測距法在線路參數(shù)或牽引網(wǎng)結構變化的情況下具有更好的適應性。

圖1 全并聯(lián)AT供電牽引網(wǎng)

圖8 算法流程

總結

本文在介紹了全并聯(lián)AT牽引網(wǎng)的結構，考慮到AT所中牽引網(wǎng)上下行并聯(lián)可能導致電壓行波竄入到其他線路中導致行波波頭無法準確識別的基礎上，提出了一種基于多測點的故障測距方法，并與傳統(tǒng)的牽引網(wǎng)測距方法進行了對比分析。

Matlab/Simulink仿真結果表明，相比于傳統(tǒng)的牽引網(wǎng)測距算法，本文所提測距算法不需要固定經(jīng)驗波速，能夠有效應對傳統(tǒng)測距算法因牽引網(wǎng)阻抗參數(shù)的變化、變電站出口處存在的抗雷線圈等因素對測距精度的影響，提高了全并聯(lián)AT牽引網(wǎng)的測距精度。