1直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距誤差計(jì)算新方法的研發(fā)XX鐵路局XX供電段——變電技術(shù)科QC小組一、小組簡(jiǎn)介2QC小組概況表

表（1）小組名稱XX供電段變電技術(shù)科QC小組課題名稱

直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距誤差計(jì)算新方法的研發(fā)課題類型創(chuàng)新型注冊(cè)編號(hào)2016.01

成立時(shí)間2015年6月總策劃XX

2016.01課題指導(dǎo)XX注冊(cè)時(shí)間

活動(dòng)時(shí)間2015年10月—2016年12月活動(dòng)次數(shù)1次/月小組成員簡(jiǎn)介序號(hào)姓名性別年齡學(xué)歷小組分工職務(wù)TQC培訓(xùn)時(shí)間1男52大專組長(zhǎng)科長(zhǎng)48小時(shí)2男41本科副組長(zhǎng)總工程師48小時(shí)3男45本科副組長(zhǎng)副段長(zhǎng)48小時(shí)4男25本科組員科員48小時(shí)5男41大專組員科員48小時(shí)6女41本科組員科員48小時(shí)7女28本科組員科員48小時(shí)8女37本科組員科員48小時(shí)9男30大專組員科員48小時(shí)10男30本科組員車間副主任48小時(shí)變電技術(shù)科QC小組是XX供電段一支技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)的優(yōu)秀質(zhì)量管理小組，由高級(jí)、中級(jí)和初級(jí)等10名技術(shù)人員組成。二、選擇課題3（一）課題提出圖（1）

故障測(cè)距誤差示意圖實(shí)際故障點(diǎn)離牽引所距離為L(zhǎng)d，故障測(cè)距裝置顯示的計(jì)算故障點(diǎn)離牽引所距離為L(zhǎng)，故障測(cè)距誤差⊿L=L–Ld，要求⊿L越小越好。L﹥Ld，⊿L﹥0，正誤差；L﹤Ld，⊿L﹤0，負(fù)誤差。鐵路供電系統(tǒng)要求⊿L﹤±0.5km。直供牽引網(wǎng)在我國(guó)電氣化鐵路供電方式中，得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，需要有準(zhǔn)確的故障測(cè)距。準(zhǔn)確的故障測(cè)距，能使搶修人員快速到達(dá)設(shè)備故障地點(diǎn)，及時(shí)消除設(shè)備故障，縮小停電時(shí)間，恢復(fù)牽引網(wǎng)供電和列車正常運(yùn)行秩序，具有重大意義。目前，鐵路供電系統(tǒng)對(duì)直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距計(jì)算，采用線路單位電抗固定值計(jì)算故障測(cè)距的方法，稱為電抗直線法。圖（2）

電抗直線法故障測(cè)距原理圖二、選擇課題42016年9月2日，本小組對(duì)我段2015年6月—2016年8月5起接觸網(wǎng)線路故障電抗直線法故障測(cè)距誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，合格率只有20%，如表（2）所示。序號(hào)故障概況故障測(cè)距（km）誤差（km）標(biāo)準(zhǔn)1故障一：2015年10月29日11:18分，古爾圖牽引所213饋線阻抗保護(hù)跳閘。裝置測(cè)距：12.240實(shí)際距離：11.8690.371合格2故障二：2016年3月1日10:26分，昌吉牽引所214饋線阻抗保護(hù)跳閘。裝置測(cè)距：5.780實(shí)際距離：3.7112.076不合格3故障三：2016年3月2日3:55分，昌吉牽引所213饋線阻抗保護(hù)跳閘。裝置測(cè)距：1.180實(shí)際距離：0.1751.005不合格4故障四：2016年5月11日4:33分，芨芨槽子牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘。裝置測(cè)距：1.780實(shí)際距離：0.4451.335不合格5故障五：2016年8月30日21:46分，布列開牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘。裝置測(cè)距：2.440實(shí)際距離：0.9971.423不合格

合格率20%電抗直線法故障測(cè)距誤差統(tǒng)計(jì)表表（2）

圖（3）5起故障電抗直線法故障測(cè)距圖解二、選擇課題5（二）選題理由①故障測(cè)距誤差大，增加了尋找故障范圍，延長(zhǎng)了故障查找時(shí)間。②故障測(cè)距誤差大，包含的設(shè)備種類多，增加了故障查找難度③根據(jù)鐵總要求，故障測(cè)距誤差小于±0.5km。如果找不到接觸網(wǎng)故障點(diǎn)燒損破壞情況，對(duì)接觸網(wǎng)燒損零部件不加以處理，在墜陀張力作用下會(huì)出現(xiàn)斷線事故，由設(shè)備隱患升級(jí)為C類事故。目前，直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距裝置采用的是電抗直線法計(jì)算方法，計(jì)算出故障測(cè)距誤差較大，在牽引所近端短路時(shí)，故障測(cè)距誤差更大，甚至超過(guò)1km。2016年5月11日，芨芨槽子牽引所212饋線供電線脫落搭在鐵塔橫擔(dān)上，因裝置測(cè)距誤差達(dá)1.335km，現(xiàn)場(chǎng)尋找故障時(shí)間達(dá)45分鐘，故障總停時(shí)達(dá)2小時(shí)8分，構(gòu)成鐵路交通D21行車事故。二、選擇課題6（三）確定課題上述電抗直線法計(jì)算故障測(cè)距誤差合格率只有20%，3件故障測(cè)距誤差大于1km，1件故障測(cè)距誤差大于2km?！疤岣咧惫恳W(wǎng)故障測(cè)距誤差精度”刻不容緩。因此，本小組把“直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距誤差計(jì)算新方法的研發(fā)”作為QC活動(dòng)課題。二、選擇課題7（四）課題查新1、本小組通過(guò)高等學(xué)校和繼保廠家的學(xué)習(xí)，直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距的計(jì)算方法，仍是采用電抗直線法。2、本小組在圖書館、網(wǎng)上查詢，直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距的計(jì)算方法，仍是停留在電抗直線法。3、本小組通過(guò)鐵路供電系統(tǒng)兄弟單位互相交流，直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距的計(jì)算方法，還是電抗直線法，誤差精度與我段情況類同。因此，“直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距誤差計(jì)算新方法的研發(fā)”具有“創(chuàng)新性”。三、設(shè)定課題目標(biāo)8（一）目標(biāo)值的確定鐵總要求故障測(cè)距誤差值小于±0.5km為合格，合格率達(dá)到100%；供電段要求故障測(cè)距誤差值小于±0.15km為優(yōu)良，優(yōu)良率達(dá)到50%。由柱狀圖顯示：故障測(cè)距誤差合格率活動(dòng)前目標(biāo)值活動(dòng)前故障測(cè)距誤差優(yōu)良率目標(biāo)值圖（4）

故障測(cè)距誤差柱狀圖三、設(shè)定課題目標(biāo)（二）目標(biāo)值可行性分析1、改用電抗折線法計(jì)算目標(biāo)值能否達(dá)到，我們將接觸網(wǎng)供電線單位電抗和區(qū)間接觸網(wǎng)單位電抗分別計(jì)算，也就是采用電抗折線法對(duì)以上5起故障測(cè)距誤差進(jìn)行計(jì)算，合格率提高到40%，如表（3）所示。電抗折線法故障測(cè)距誤差統(tǒng)計(jì)表

表（3）序號(hào)故障概況故障測(cè)距（km）誤差（km）標(biāo)準(zhǔn)1故障一：2015年10月29日11:18分，古爾圖牽引所213饋線阻抗保護(hù)跳閘。折線測(cè)距：12.147實(shí)際距離：11.8690.278合格2故障二：2016年3月1日10:26分，昌吉牽引所214饋線阻抗保護(hù)跳閘。折線測(cè)距：4.872實(shí)際距離：3.6711.201不合格3故障三：2016年3月2日3:55分，昌吉牽引所213饋線阻抗保護(hù)跳閘。折線測(cè)距：0.641實(shí)際距離：0.1750.466合格4故障四：2016年5月11日4:33分，芨芨槽子牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘。折線測(cè)距：1.064實(shí)際距離：0.4450.619不合格5故障五：2016年8月30日21:46分，布列開牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘。折線測(cè)距：1.818實(shí)際距離：0.9970.821不合格

合格率40%圖（5）

電抗折線法故障測(cè)距原理圖9三、設(shè)定課題目標(biāo)（二）目標(biāo)值可行性分析1、改用電抗折線法計(jì)算可以推測(cè)：如果將線路各點(diǎn)的單位電抗再細(xì)分，故障測(cè)距誤差合格率還可以提高；分得越細(xì)，誤差越小，合格率越高。10圖（6）5起故障電抗折線法故障測(cè)距圖解11（二）目標(biāo)值可行性分析2、模擬試驗(yàn)為了驗(yàn)證推測(cè)結(jié)論正確，2016年10月10日，本小組對(duì)烏東牽引所212饋線進(jìn)行了短路試驗(yàn)。圖（7）212饋線短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖三、設(shè)定課題目標(biāo)122016年10月11日，本小組對(duì)烏東牽引所211饋線進(jìn)行了短路試驗(yàn)。圖（8）211饋線短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖試驗(yàn)證明：線路各點(diǎn)的單位電抗符合曲線變化。推論：線路各點(diǎn)的單位電抗按照曲線計(jì)算，故障測(cè)距誤差要求可以達(dá)到目標(biāo)值。三、設(shè)定課題目標(biāo)四、提出方案并確定最佳方案13（一）提出方案根據(jù)試驗(yàn)得到的推論，本小組成員運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”，

提出：利用“單位電抗曲線計(jì)算故障測(cè)距誤差精度”，經(jīng)過(guò)討論，將收集到的想法用“親和圖”整理如下，如圖（9）所示。圖（9）

方案親和圖四、提出方案并確定最佳方案14（二）方案比較小組成員對(duì)以上兩種方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析，形成總體方案，如表（4）所示。

通過(guò)對(duì)方案一和方案二優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比分析，裝置計(jì)算更具有優(yōu)勢(shì)，為此將方案一：裝置計(jì)算確定為可行方案。四、提出方案并確定最佳方案15（三）方案分析選擇對(duì)方案進(jìn)行分解，如下圖所示。四、提出方案并確定最佳方案16四、提出方案并確定最佳方案17四、提出方案并確定最佳方案18（四）確定最佳方案小組成員在對(duì)以上各方案進(jìn)行比較后，確定出直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距誤差計(jì)算新方法的研發(fā)最佳方案如下表所示。本小組根據(jù)

“5W1H原則”，制定了詳細(xì)的對(duì)策表，明確了各個(gè)對(duì)策的目標(biāo)和措施，并確定了地點(diǎn)、負(fù)責(zé)人及完成時(shí)間，如表（5）所示。五、制定對(duì)策19

直供電抗曲線整定值對(duì)策表

表（5）

方案對(duì)策目標(biāo)措施地點(diǎn)責(zé)任人完成時(shí)間裝置計(jì)算繪制直供電抗曲線繪制0.267、0.289、0.311、0.333、0.355、0.377、0.399、0.421Ω/km共8條直供電抗曲線。以試驗(yàn)得到的0.355Ω/km單位電抗曲線為基礎(chǔ)，根據(jù)直供單位電抗理論，每條曲線每百米取一個(gè)數(shù)據(jù)，共取130個(gè)點(diǎn)進(jìn)行曲線繪制。XX供電段辦公室XX2016年10月測(cè)量供電線、區(qū)間長(zhǎng)度分別測(cè)量供電線、站場(chǎng)、區(qū)間的長(zhǎng)度，并精確到米等級(jí)。到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，供電線用皮尺進(jìn)行測(cè)量，區(qū)間和站場(chǎng)根據(jù)工務(wù)公里標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，確保線路長(zhǎng)度準(zhǔn)確。蘭新線烏阿段和蘆草溝線現(xiàn)場(chǎng)2016年10月確定線路單位電抗值表線路單位電抗要保留3位小數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的線路單位阻抗和阻抗角，計(jì)算出每條線路單位電抗XX供電段辦公室2016年10月故障測(cè)距20點(diǎn)整定值表整定值不得少于20個(gè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)必須正確。對(duì)故障測(cè)距整定值數(shù)據(jù)進(jìn)行人工輸入，并由另一名人員進(jìn)行確認(rèn)。各牽引所2016年11月六、對(duì)策實(shí)施20對(duì)策實(shí)施一：繪制直供電抗曲線為了得到曲線，本小組根據(jù)烏東牽引所短路試驗(yàn)，將每個(gè)短路點(diǎn)的電抗除以短路點(diǎn)到牽引所間的距離，得到各點(diǎn)的單位電抗，然后將各點(diǎn)的單位電抗作為Y軸，以P表示，短路點(diǎn)到牽引所間的距離作為X軸，以L表示，畫出曲線圖（其中，A點(diǎn)的單位電抗PA，是芨芨槽子牽引所212饋線供電線故障數(shù)據(jù)），得“直供單位電抗曲線”，如圖（10）所示，本次線路單位電抗Ｐ＝0.355Ω/km。圖（10）

直供單位電抗曲線圖烏東牽引所短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)：LA﹦0.445kmPA﹦0.55÷0.445﹦1.236（Ω/km）XA﹦0.55ΩLB﹦3.416kmPB﹦0.564Ω/kmXB﹦1.928ΩLC﹦8.618kmPC﹦0.403Ω/kmXC﹦3.475ΩLD﹦11.366kmPD﹦0.401Ω/kmXD﹦4.554ΩLE﹦11.570kmPE﹦0.358Ω/kmXE﹦4.142Ω六、對(duì)策實(shí)施21根據(jù)直供單位電抗曲線圖（10），將直供單位電抗曲線上每0.1km為一個(gè)點(diǎn)的單位電抗，乘以這個(gè)點(diǎn)到牽引所間的距離，得到這個(gè)點(diǎn)的一次電抗，如表（6）所示。

直供電抗表

表（6）六、對(duì)策實(shí)施22再根據(jù)表（6）數(shù)據(jù)，繪制出單位電抗0.355Ω/km直供電抗曲線，如圖（11）所示圖（11）0.355Ω/km直供電抗曲線圖圖（12）

直供電抗曲線圖用同樣的方法，根據(jù)不同的單位電抗，得到各種曲線，最后得到“直供電抗曲線”，如圖（12）所示。六、對(duì)策實(shí)施23對(duì)策實(shí)施二：測(cè)量供電線、區(qū)間長(zhǎng)度小組成員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，確定線路長(zhǎng)度，如表（7）所示。牽引所饋線長(zhǎng)度（km）

表（7）牽引所名稱饋線名稱饋線長(zhǎng)度饋線名稱饋線長(zhǎng)度昌吉211、21224.016213、21418.885呼圖壁19.30122.672包家店22.42019.384烏蘭烏蘇18.37510.835安集海22.36718.046奎屯18.41425.453四棵樹23.81924.677古爾圖24.65622.887沙泉子22.84516.309蘑菇灘21121.31421222.123烏蘭達(dá)布森21121.5702129.880烏東21116.03321215.102六、對(duì)策實(shí)施24對(duì)策實(shí)施三：確定線路單位電抗值表小組成員到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量供電線長(zhǎng)度，確定線路單位電抗值，如表（8）所示。牽引所饋線單位電抗值（Ω/km）

表（8）牽引所名稱饋線斷路器名稱饋線單位電抗饋線斷路器名稱饋線單位電抗昌吉211、21B、2120.339213、22B、2140.333呼圖壁0.3330.339包家店0.3330.338烏蘭烏蘇0.3400.333安集海0.3360.333奎屯0.3400.337四棵樹0.3390.333古爾圖0.3330.337沙泉子0.3370.333蘑菇灘211、21B0.364212、22B0.358烏蘭達(dá)布森211、21B0.364212、22B0.358烏東211、21B0.362212、22B0.355六、對(duì)策實(shí)施25對(duì)策實(shí)施四：故障測(cè)距20點(diǎn)整定值計(jì)算根據(jù)線路單位電抗值，確定一條直供電抗曲線，制成整定值表，再輸入到測(cè)距裝置中。2016年11月，我段已將烏阿線11座牽引變電所及蘆草溝線1座牽引所饋線直供電抗值改為直供電抗曲線整定值。表（9）是烏東牽引所212饋線直供電抗曲線整定值，左側(cè)為修改前電抗值，右側(cè)為修改后電抗值。烏東牽引所212饋線故障測(cè)距整定值表表（9）

六、對(duì)策實(shí)施26表（10）是烏蘭達(dá)布森牽引所211饋線直供電抗整定值，左側(cè)為修改前電抗值，右側(cè)為修改后電抗值。烏蘭達(dá)布森牽引所211饋線故障測(cè)距整定值表

表（10）七、效果確認(rèn)27（一）故障檢驗(yàn)1、5起故障測(cè)距誤差檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表（11）所示。單位電抗曲線法故障測(cè)距誤差統(tǒng)計(jì)表

表（11）序號(hào)故障概況故障測(cè)距（km）誤差（km）標(biāo)準(zhǔn)1故障一：2015年10月29日11:18分，古爾圖牽引所213饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：11.984實(shí)際距離：11.8690.115優(yōu)良2故障二：2016年3月1日10:26分，昌吉牽引所214饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：3.773實(shí)際距離：3.6710.102優(yōu)良3故障三：2016年3月2日3:55分，昌吉牽引所213饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：0.349實(shí)際距離：0.1750.174合格4故障四：2016年5月11日4:33分，芨芨槽子牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：0.611實(shí)際距離：0.4450.166合格5故障五：2016年8月30日21:46分，布列開牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：0.881實(shí)際距離：0.997－0.116優(yōu)良

合格率100%

優(yōu)良率60%圖（13）5起故障電抗區(qū)線法故障測(cè)距圖解七、效果確認(rèn)282、新增2起故障測(cè)距誤差值故障六：2016年10月15日04:47分，烏東牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘，短路電抗0.6765Ω，裝置測(cè)距1.78km，搶修人員在離牽引所0.643km處找到故障，誤差1.137km，故障原因?yàn)橐蛔砭菩』?，在烏東車站內(nèi)（公里標(biāo)為K15.153）爬貨物列車觸碰接觸網(wǎng)被電擊。根據(jù)烏東牽引所短路試驗(yàn)得212饋線單位電抗Ｐ＝0.355Ω/km，根據(jù)0.355Ω/km單位電抗，得直供電抗曲線圖，如圖（14）所示。根據(jù)圖（14），得故障測(cè)距L＝0.642km，誤差⊿L＝0.642-0.665＝-0.023km，符合優(yōu)良目標(biāo)值誤差＜±0.15km的要求。圖（14）0.355Ω/km直供電抗曲線七、效果確認(rèn)29故障七：2016年11月25日14:32分，烏蘭達(dá)布森牽引所211饋線阻抗保護(hù)跳閘，短路電抗0.7Ω，裝置測(cè)距4.44km，搶修人員在離牽引所1.940km處找到故障，誤差2.500km，故障原因?yàn)闉跆m達(dá)布森至白房子區(qū)間162#支柱電死一只老鷹。根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的烏蘭達(dá)布森牽引所211饋線單位電抗Ｐ＝0.364Ω/km，根據(jù)0.364Ω/km單位電抗，得直供電抗曲線圖，如圖（15）所示。根據(jù)圖（15），得故障測(cè)距L＝1.869km，誤差⊿L＝1.869-1.960＝-0.091km，符合優(yōu)良目標(biāo)值誤差＜±0.15km的要求。圖（15）0.364Ω/km直供電抗曲線七、效果確認(rèn)30將上述7個(gè)故障匯總，如表（12）所示。

單位電抗曲線法故障測(cè)距誤差統(tǒng)計(jì)表

表（12）序號(hào)故障概況故障測(cè)距（km）誤差（km）標(biāo)準(zhǔn)1故障一：2015年10月29日11:18分，古爾圖牽引所213饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：11.984實(shí)際距離：11.8690.115優(yōu)良2故障二：2016年3月1日10:26分，昌吉牽引所214饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：3.773實(shí)際距離：3.6710.102優(yōu)良3故障三：2016年3月2日3:55分，昌吉牽引所213饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：0.349實(shí)際距離：0.1750.174合格4故障四：2016年5月11日4:33分，芨芨槽子牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：0.611實(shí)際距離：0.4450.166合格5故障五：2016年8月30日21:46分，布列開牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：0.881實(shí)際距離：0.997－0.116優(yōu)良6故障六：2016年10月15日04:47分，烏東牽引所212饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：0.642實(shí)際距離：0.665－0.023優(yōu)良7故障七：2016年11月25日14:32分，烏蘭達(dá)布森牽引所211饋線阻抗保護(hù)跳閘。曲線測(cè)距：1.869實(shí)際距離：1.960－0.091優(yōu)良

合格率100%

優(yōu)良率71.4%七、效果確認(rèn)31（二）QC小組活動(dòng)前后情況31故障測(cè)距誤差合格率活動(dòng)前故障測(cè)距誤差優(yōu)良率活動(dòng)后活動(dòng)前活動(dòng)后目標(biāo)值目標(biāo)值（三）結(jié)論本QC小組研發(fā)的“直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距誤差計(jì)算新方法“，超越了設(shè)定目標(biāo)值，解決了直供牽引網(wǎng)故障測(cè)距誤差較大這一難題，收到了較好的效果，可以在鐵路供電系統(tǒng)中推廣使用。圖（16）

故障測(cè)距誤差柱狀圖八、評(píng)估及效益分析32（一）理論驗(yàn)證成功的實(shí)踐必須要有正確的理論支持。同理，直供單位電抗曲線必須要有理論驗(yàn)證。1、目前關(guān)于直供單位電抗學(xué)術(shù)著作根據(jù)圖9-4，可以寫出直供牽引網(wǎng)單位阻抗表達(dá)式為：………….（1）改寫成單位電抗表達(dá)式為：