一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统，包括列车位置识别子系统，电能特征监测子系统和功率调节子系统；列车位置识别子系统用于识别列车在铁路线路上所处的位置，并将位置提供给功率调节子系统；电能特征监测子系统用于监测铁路供电网各供电区段的电能特征，并将电能特征提供给功率调节子系统；功率调节子系统包括功率调节单元，功率调节单元包括第一功率调整臂和第二功率调整臂，第一功率调整臂与供电网的第一供电区连接，第二功率调整臂与第一供电区的相邻的中性区连接。本发明专利技术具有可实现电力机车不减载、带电、安全，平稳的通过分相区，机车保护参数无需修改，适应能力强等优点。

Ground flexible automatic passing phase separation system for electrified railway

The invention discloses an electric railway ground flexible auto passing system, including the train position identification subsystem, power monitoring subsystem and power regulation system; train position identification subsystem is used to identify the train on the railway line position, and the position of supply power regulation system; electric can the characteristics of monitoring system for power supply network monitoring of railway power supply section of each feature, and the electric energy feature provides the power regulation system; power regulation system includes power control unit, power control unit includes a first power adjusting arm and second arm connected with the first power supply power adjustment, power adjustment and power supply area of the first arm the network connection, the neutral zone adjacent to the second power adjustment arm and the first power supply area. The invention has the advantages that the electric locomotive can not load, be charged, and is safe, and the utility model has the advantages of no need to be modified, strong adaptability, etc. through the phase separation zone of the electric locomotive.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电气化铁路供电
，尤其涉及一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统。
技术介绍
由于电气化铁路单相供电的特殊性，造成两供电臂之间必然存在一段中性区用于供电臂之间的电气隔离。目前，我国主要采用车载自动过分相方式断电通过该无电区，因此势必造成列车的牵引力丧失及速度损失，特别在一些高坡度区段，影响尤为严重。同时我国高速铁路相对于其他国家来说，具有规模大，距离长的特点。长行程高速列车的过分相点多，现有的车载过分相方案，列车动力丢失明显，不能最大限度地压缩运行时间，且高速列车的维护工作量大、维护停运时间长。因此需要有新的带电自动过分相方案，满足高速列车动力丢失少、压缩运行时间及降低高速列车的维护工作量、减少维护停运时间的需求。现有带电过分相方式主要有柱上式自动过分相和地面自动过分相装置两种方式。其中，地面自动过分相通过安装在地面的装备给中性段供电，列车运行在分相区时也可以获得电能，因此不需断开主断路器、牵引力损失小。根据地面开关器件的不同，可以分为以下几种方式：1、智能选相真空断路器式。该方式采用智能选相真空断路器进行过分相时的电源切换。主要优点：成本较低，可选相控制电源切换过程中的断路器开通时间，一定程度上抑制了合闸过电压及涌流。主要缺点：使用寿命低；仍不能精确的控制分、合闸的相位；需要进行机车保护参数的调整，机车适应性差。2、降压渐进移相式。该方式成套装置从接触网供电臂上取电，并独立向接触网分相区供电，当电力机车负载到达分相区时，通过装置实现移相、电压调整、稳压和限流等功能，使得机车不断电自动过分相。主要优点：采用电力电子控制技术，区间切换过程平滑，机车适应能力强。主要缺点：需要多台变压器及大功率变流器，受器件容量限制，难以实现全容量，机车仍需降速退级，匹配麻烦；损耗大，效率低。3、高压晶闸管阀式。该方式地面自动过分相装置采用高压直挂晶闸管阀组进行过分相时的电源切换，机车通过分相区时无需断电、减载。主要优点：采用电力电子器件代替机械开关,可以精确控制合闸相位,抑制合闸过压和涌流，可以实现过零关断，减少过电压；使用寿命长，维护成本低。主要缺点：仍需改变机车保护参数，机车适应性有限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种可实现电力机车安全、平稳、不减载带电通过电分相区间，机车适应性好，并且可对供电网进行电能质量治理及功率融通的电气化铁路地面柔性自动过分相系统。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统，其特征在于：包括列车位置识别子系统，电能特征监测子系统和功率调节子系统；所述列车位置识别子系统用于识别列车在铁路线路上所处的位置，并将所述位置提供给所述功率调节子系统；所述电能特征监测子系统用于监测铁路供电网各供电区段的电能特征，并将所述电能特征提供给所述功率调节子系统；所述功率调节子系统包括功率调节单元，所述功率调节单元包括第一功率调整臂和第二功率调整臂，所述第一功率调整臂与供电网的第一供电区连接，所述第二功率调整臂与所述第一供电区的相邻的中性区连接；所述功率调节子系统用于在列车即将进入中性区前为中性区供电，并使得中性区的电能特征与列车所在的第一供电区的电能特征相同，并且在列车在中性区运行过程中，将中性区的电能特征调整为与列车即将进入的下一个供电区的电能特征相同。作为本专利技术的进一步改进，所述功率调节单元包括依次连接的第一功率单元、变压器和第二功率单元，所述第一功率单元和所述第二功率单元结构相同，均包括第一H桥模块、第二H桥模块和电容，所述第一H桥模块的直流侧与所述第二H桥模块的直流侧连接，所述电容连接在所述第一H桥模块直流侧的正负极之间，所述第二H桥模块交流侧与所述变压器连接，所述第一功率单元的第一H桥模块交流侧的一端作为所述第一功率调整臂，所述第二功率单元的第一H桥模块交流侧的一端作为所述第二功率调整臂。作为本专利技术的进一步改进，所述功率调节子系统还包括第一电抗器和第二电抗器；所述第一电抗器串联在所述第一功率调整臂上，所述第二电抗器串联在所述第二功率调整臂上。作为本专利技术的进一步改进，所述功率调节子系统还包括第一预充电单元和第二预充电单元；所述第一预充电单元和第二预充电单元结构相同，均包括一个电阻和一个旁路断路器，所述电阻和旁路断路器并联；所述第一预充电单元串联在所述第一功率调整臂上，所述第二预充电单元串联在所述第二功率调整臂上。作为本专利技术的进一步改进，所述功率调节子系统还包括第一避雷器和第二避雷器；所述第一避雷器串联在所述第一功率调整臂上，所述第二避雷器串联在所述第二功率调整臂上。作为本专利技术的进一步改进，所述功率调节子系统还包括第一隔离开关和第二隔离开关；所述第一隔离开关串联在所述第一功率调整臂上，所述第二隔离开关串联在所述第二功率调整臂上。作为本专利技术的进一步改进，所述功率调节子系统包括多个功率调节单元，所述多个功率调节单元并联。作为本专利技术的进一步改进，所述列车位置识别子系统包括多个列车位置传感器，所述列车位置传感器安装在铁轨的两侧。作为本专利技术的进一步改进，所述电能特征监测子系统包括多个电压互感器，所述电压互感器用于获取铁路供电网各区段的电能特征，所述电能特征包括电压。作为本专利技术的进一步改进，所述功率调节子系统还包括第一隔断路器、第二断路器和第三断路器；所述第一功率调整臂通过第一断路器与所述第一供电区连接，所述第二功率调整臂通过第二断路器与所述中性区连接；所述第二功率调整臂还通过第三断路器与所述供电网的下一个供电区连接。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术可实现电力机车不减载、带电、安全，平稳的通过分相区，机车保护参数无需修改，适应能力强。2、本专利技术采用高压大功率H桥功率模块级联后直接接入供电臂，相对与降压式装置具有输出容量大，补偿效果好的特点。3、本专利技术在列车未接近中性区时，还可通过开关切换实现对两供电臂的电能质量治理及有功功率融通。附图说明图1为本专利技术具体实施例结构示意框图。图2为本专利技术具体实施例一电路结构示意图。图3为本专利技术具体实施例功率单元电路示意图。图4为本专利技术具体实施例二电路结构示意图。图5为本专利技术具体实施例二安装在牵引变电所时的电路原理示意图。图6为本专利技术具体实施例二安装在分区所时的主电路原理示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例一：本实施例电气化铁路地面柔性自动过分相系统，包括列车位置识别子系统，电能特征监测子系统和功率调节子系统；列车位置识别子系统用于识别列车在铁路线路上所处的位置，并将位置提供给功率调节子系统；电能特征监测子系统用于监测铁路供电网各供电区段的电能特征，并将电能特征提供给功率调节子系统；功率调节子系统包括功率调节单元，功率调节单元包括第一功率调整臂和第二功率调整臂，第一功率调整臂与供电网的第一供电区连接，第二功率调整臂与第一供电区的相邻的中性区连接；功率调节子系统用于在列车即将进入中性区前为中性区供电，并使得中性区的电能特征与列车所在的第一供电区的电能特征相同，并且在列车在中性区运行过程中，将中性区的电能特征调整为与列车即将进入的下一个供电区的电能特征相同。如图1所示，本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统，其特征在于：包括列车位置识别子系统，电能特征监测子系统和功率调节子系统；所述列车位置识别子系统用于识别列车在铁路线路上所处的位置，并将所述位置提供给所述功率调节子系统；所述电能特征监测子系统用于监测铁路供电网各供电区段的电能特征，并将所述电能特征提供给所述功率调节子系统；所述功率调节子系统包括功率调节单元，所述功率调节单元包括第一功率调整臂和第二功率调整臂，所述第一功率调整臂与供电网的第一供电区连接，所述第二功率调整臂与所述第一供电区的相邻的中性区连接；所述功率调节子系统用于在列车即将进入中性区前为中性区供电，并使得中性区的电能特征与列车所在的第一供电区的电能特征相同，并且在列车在中性区运行过程中，将中性区的电能特征调整为与列车即将进入的下一个供电区的电能特征相同。

【技术特征摘要】
1.一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统，其特征在于：包括列车位置识别子系统，电能特征监测子系统和功率调节子系统；所述列车位置识别子系统用于识别列车在铁路线路上所处的位置，并将所述位置提供给所述功率调节子系统；所述电能特征监测子系统用于监测铁路供电网各供电区段的电能特征，并将所述电能特征提供给所述功率调节子系统；所述功率调节子系统包括功率调节单元，所述功率调节单元包括第一功率调整臂和第二功率调整臂，所述第一功率调整臂与供电网的第一供电区连接，所述第二功率调整臂与所述第一供电区的相邻的中性区连接；所述功率调节子系统用于在列车即将进入中性区前为中性区供电，并使得中性区的电能特征与列车所在的第一供电区的电能特征相同，并且在列车在中性区运行过程中，将中性区的电能特征调整为与列车即将进入的下一个供电区的电能特征相同。2.根据权利要求1所述的电气化铁路地面柔性自动过分相系统，其特征在于：所述功率调节单元包括依次连接的第一功率单元、变压器和第二功率单元，所述第一功率单元和所述第二功率单元结构相同，均包括第一H桥模块、第二H桥模块和电容，所述第一H桥模块的直流侧与所述第二H桥模块的直流侧连接，所述电容连接在所述第一H桥模块直流侧的正负极之间，所述第二H桥模块交流侧与所述变压器连接，所述第一功率单元的第一H桥模块交流侧的一端作为所述第一功率调整臂，所述第二功率单元的第一H桥模块交流侧的一端作为所述第二功率调整臂。3.根据权利要求2所述的电气化铁路地面柔性自动过分相系统，其特征在于：所述功率调节子系统还包括第一电抗器和第二电抗器；所述第一电抗器串联在所述第一功率调整臂上，所述第二电抗器串联在所述第二功率调整臂上。4.根据权利要求3所述的电气化铁路地面柔性自动过分...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱文俊，周方圆，罗仁俊，胡家喜，吕顺凯，王婷，龙礼兰，王才孝，涂绍平，胡前，朱建波，王智成，文韬，龚芬，吴明水，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43