一、技術(shù)背景與意義
在電氣化鐵路系統(tǒng)當(dāng)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(fù)雜且多變，對接觸網(wǎng)進(jìn)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(jìn)行有效修復(fù)，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(yùn)行具有重要意義。隨著電力機(jī)車運(yùn)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(yùn)行單位而言，能夠?qū)佑|網(wǎng)故障有效預(yù)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(yùn)輸量和電力機(jī)車數(shù)量增加
由于電氣化鐵路運(yùn)輸量和電力機(jī)車數(shù)量增加，往往不能夠在第一時間內(nèi)對接觸網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)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(fù)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(yùn)行結(jié)果和電流有著直接的關(guān)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(yùn)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(fù)面作用，導(dǎo)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(dǎo)致接觸網(wǎng)故障。如凍雨、雷雨以及大風(fēng)天氣。這些不確定的自然因素都會對接觸網(wǎng)造成相應(yīng)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(dǎo)線的因素影響較多。導(dǎo)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(yīng)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(gòu)成相關(guān)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(guān)等。這些零件當(dāng)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(yán)重的不良影響，甚至?xí)?dǎo)致故障發(fā)生。要想從根本上保證接觸網(wǎng)正常運(yùn)行，務(wù)必要保證接觸網(wǎng)當(dāng)中的每個零部件的完整性。
6）電力機(jī)車故障
對于接觸網(wǎng)，電力機(jī)車自身能否正常運(yùn)行，也會對接觸網(wǎng)造成相應(yīng)影響，假如電力機(jī)車不能夠平衡運(yùn)行，或?qū)嶋H運(yùn)行時產(chǎn)生了相應(yīng)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(shù)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(diǎn)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(fù)雜線路無法定位。鐵路接觸網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)形式多樣、跨越區(qū)段長、樞紐地區(qū)線路復(fù)雜，供電單元眾多，現(xiàn)有的故障定位裝置無法定位，導(dǎo)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?，F(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(qiáng)送、搶修指導(dǎo)意義不強(qiáng)，易造成故障升級或故障恢復(fù)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(shè)備對對絕緣類缺陷、未達(dá)到保護(hù)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(dǎo)致線路帶病運(yùn)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(jié)構(gòu)等影響，實現(xiàn)故障精確定位與故障原因辨識功能。
四、性能指標(biāo)
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(yīng)取電+太陽能
區(qū)間定位準(zhǔn)確率：≥99%
行波定位誤差：≤100米
化工儀器網(wǎng)