一、技術背景與意義

在電氣化鐵路系統(tǒng)當中最容易產(chǎn)生故障的部分之一就是接觸網(wǎng)。接觸網(wǎng)產(chǎn)生故障的因素較復雜且多變，對接觸網(wǎng)進行搶修時，搶修難度很大。如果不能夠?qū)Ξa(chǎn)生故障的原因做到全面了解的話，搶修工作就會變得盲目而無從下手。能夠迅速對接觸網(wǎng)進行有效修復，在一定程度上縮短搶修時間，對于電氣化鐵路交通的正常運行具有重要意義。隨著電力機車運行量的不斷增加，接觸網(wǎng)發(fā)生故障的概率有一定程度的升高。就供電運行單位而言，能夠?qū)佑|網(wǎng)故障有效預防，是現(xiàn)階段工作的核心。

二、接觸網(wǎng)故障原因分析

1）電氣化鐵路運輸量和電力機車數(shù)量增加

由于電氣化鐵路運輸量和電力機車數(shù)量增加，往往不能夠在第一時間內(nèi)對接觸網(wǎng)進行維護和檢修，接觸網(wǎng)產(chǎn)生故障的原因，在一定程度上是由于接觸網(wǎng)長時間的磨損而不能夠得到有效修復所致。

2）電流影響

接觸網(wǎng)作為電氣化鐵路系統(tǒng)中的電力裝置之一，運行結果和電流有著直接的關系。從理論上講，電流的大小對吸流變壓器的次邊和原邊是一樣的，但方向相反，然而在具體運行過程中，往往會出現(xiàn)電流先經(jīng)過大地和鋼軌，接著再返回到牽引變電所的現(xiàn)象。如此一來，就會對接觸網(wǎng)帶來負面作用，導致接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障。

3）氣候因素

對接觸網(wǎng)造成影響的所有原因中，氣候所占比例最小，但是個別較為特殊氣象條件下，也會導致接觸網(wǎng)故障。如凍雨、雷雨以及大風天氣。這些不確定的自然因素都會對接觸網(wǎng)造成相應影響。

4）外部環(huán)境因素

接觸網(wǎng)本身容易受到外界影響的因素很多，主要以承力索與供電線路和導線的因素影響較多。導電物體的接觸，使接觸網(wǎng)的線路在一定程度上產(chǎn)生了損壞，致使接觸網(wǎng)產(chǎn)生相應故障，此類故障的產(chǎn)生主要是外部環(huán)境方面的因素所致，比如常見的地震以及山體坍塌等。

5）零件損壞

組成接觸網(wǎng)的零件數(shù)量較多，構成相關電路的零部件主要有吸流變壓器、饋電線、電連接器、隔離開關等。這些零件當中，只要有一個產(chǎn)生了問題便會在一定程度上對整個接觸網(wǎng)造成嚴重的不良影響，甚至會導致故障發(fā)生。要想從根本上保證接觸網(wǎng)正常運行，務必要保證接觸網(wǎng)當中的每個零部件的完整性。

6）電力機車故障

對于接觸網(wǎng)，電力機車自身能否正常運行，也會對接觸網(wǎng)造成相應影響，假如電力機車不能夠平衡運行，或?qū)嶋H運行時產(chǎn)生了相應的刮弓情況，在接觸線路上產(chǎn)生電弧，就會出現(xiàn)燒蝕接觸線的情況，如此一來就會大大增加對于接觸網(wǎng)的破壞程度。

三、現(xiàn)有測距技術分析

目前的鐵路接觸網(wǎng)故障定位方法主要有電抗法、AT中性點電流比法與橫聯(lián)線電流比法，經(jīng)過分析對比，發(fā)現(xiàn)以上方法均存在以下問題：

（1）復雜線路無法定位。鐵路接觸網(wǎng)線路結構形式多樣、跨越區(qū)段長、樞紐地區(qū)線路復雜，供電單元眾多，現(xiàn)有的故障定位裝置無法定位，導致樞紐地區(qū)故障查找耗時長，效率低。

（2）故障原因無法辨識。現(xiàn)有的故障定位方法大多通過電流、阻抗角及經(jīng)驗判斷故障原因，對于試送、強送、搶修指導意義不強，易造成故障升級或故障恢復延時。

（3）隱性故障無法監(jiān)測。現(xiàn)有的接觸網(wǎng)故障監(jiān)測設備對對絕緣類缺陷、未達到保護動作閾值的隱性故障無法有效監(jiān)測，不能及時消除缺陷，導致線路帶病運行。

因此亟需提出新型的解決方案，實現(xiàn)定位精度高、不受線路結構等影響，實現(xiàn)故障精確定位與故障原因辨識功能。

四、接觸網(wǎng)故障監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)擬分為三個層次，分別是監(jiān)測終端層、數(shù)據(jù)服務器層、維護工作站層，監(jiān)測單元通過GPRS與數(shù)據(jù)服務器層通信，數(shù)據(jù)服務器與維護工作站通過光纖或者局域網(wǎng)通信；監(jiān)測單元監(jiān)測采集故障信息并上傳，數(shù)據(jù)服務器主要進行數(shù)據(jù)診斷分析，維護工作站主要對監(jiān)測終端的狀態(tài)進行監(jiān)測遠程操作。

五、性能指標

工頻電流測量范圍：1A~5000 A

工頻電壓測量范圍：0.1 kV ~ 30 kV

工頻信號采樣頻率：12.8 kHz

工頻電壓采樣時長：≥1000 us

行波信號測量范圍：0.1A~1000A

行波采樣頻率：4MHz

行波電流采樣時長：≥1000 us；

GPS時鐘： ≤100 ns

供電方式： 感應取電+太陽能

區(qū)間定位準確率：≥99%

行波定位誤差：≤100米