● 摘要
截止到目前，全国高铁通车里程高达1.6万正线公里，居世界第一位。随着科技的发展，现代列车运行速度非常快，列车发车间隔较短（最短3分钟），而接触网作为电气化铁路牵引供电系统的重要组成部分。将牵引电流提供给机车使用，又保证电力机车可以顺利的从一端滑到另一端。当接触网发生断线故障时，铁路运输中断，严重影响运输安全。通过这几年对京津城际故障抢修延时发现，铁路每停运1分钟损失高达100万元以上。因此，当发生接地故障时，提取故障标识并快速准确的查找到故障点对抢修送电至关重要，而故标指示的准确性直接关系着抢修时间的长短。所以，故障点的查找至关重要。
长期以来，国内外的研究人员提出了多种铁路故障测距原理和方法，特别是随着计算机及通信技术在电力系统中的广泛应用以及牵引供电系统本身自动化水平的不断提高，通过对已有的行波法测距原理的分析可知，行波法故障测距方法与其他测距方法相比不但具有测距精度高的优点，而且受天气影响。所以，本文选择了行波测距法进行研究，重点从行波的产生原理、波动方程、传播过程等对行波测距法进行了研究。
通过利用仿真软件MATLAB/ATP，分别进行了单相、两相、三相接地故障进行仿真，仿真结果表明：直供、直供加回流的供电方式由于线路简单，易于行波型号的传播，可以采用行波法进行测距；对AT供电方式下接地故障进行仿真分析结果表明：虽然AT供电方式中存在自耦变压器，但是对于行波信号来说相当于短路，不影响行波信号的传播，故可以采用行波法测距。
根据现有行波测距方法的分析可知：A型利用单端故障测距装置进行故障点的查找，属于单端测距方法。B型测距属于双端测距方法，需要利用双端设备对故障信息进行测量，投资较高。C型通过向故障点发送脉冲信号进行故障测距，因脉冲信号已知，提取比其他方法简单。D型测距与B型类似，属于双端测距，测量设备较多，投资较大，但是由于借助的GPS信号计时，可以节省通道投资。E型利用重合闸对故障分量进行测距，但是易受到合闸时刻测量准确度的限制。F型测距利用在分闸时刻向线路中发射的脉冲信号进行故障测距。
结合已有的行波法故障测距原理的特点，本文选用A型+D型综合测距方法进行故障测距装置的设计，重点从高速数据采集单元、中央处理器、GPS同步时标系统硬件的选择到软件总设计框图、DSP电路、中央处理单元、GPS同步时标系统等程序的编写进行了设计。
本文在对四种供电方式介绍的基础上，通过对行波产生、传播等基础理论研究，结合六种测距方法，利用MATLAB/ATP仿真软件对直供、直供+回流、AT供电方式发生的接地故障分别进行了仿真，并在杨柳青变电所与天津北开闭所全长45.2公里的线路上进行了实地试验验证。结果表明：直供、直供+回流、AT供电方式下可以采用行波法进行故障测距，BT供电方式不能采用行波法进行故障测距。