一种牵引变电所供电构造及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种牵引变电所供电构造及其控制方法，属于电气化铁路供电技术领域。三相/两相变压器的原边接于三相电源，次边两相分别通过两路馈入线与两路牵引母线相连，电流互感器串接于工作馈线，单相交直交变流器两个交流侧分别与两路工作母线上对应的一组工作馈线连接，储能装置的交直变流器的交流侧与工作母线上的一组工作馈线连接，交直变流器的直流侧与储能装置的储能设备连接，综合控制器信号端与电流互感器二次侧连接，综合控制器双向信号端分别与交直交变流器、交直变流器和储能设备的控制端口连接。还公开了控制方法。该方法使得有利于电气化铁路牵引变电所经济节能高效运行，并能实现两供电臂之间的功率调度，补偿系统负序。

A power supply structure and control method of traction substation

【技术实现步骤摘要】
一种牵引变电所供电构造及其控制方法
本专利技术涉及电气化铁路供电

技术介绍
电气化铁路牵引负荷波动剧烈，功率峰值和谷值悬殊很大。为满足电力机车峰值功率要求，牵引变压器安装容量往往较大，导致了牵引变压器负载率低，牵引供电设备容量利用率低，同时也使电力系统电能生产成本变高。另外，功率峰值也在另一程序上恶化了系统电能质量。随着高速铁路运量的不断增加，牵引供电系统的基础设施容量面临跟不上，需要设备扩容与更新。另外，电力机车处于再生制动运行工况下，会向电力系统返送电能，然而电网往往会在某一程序上限制再生制动功率的注入量，这给也给牵引供电系统提出了新的挑战。储能装置可以作为牵引负荷的缓冲区，在负荷高峰时放电，在负荷低谷时充电，起到缓和牵引负荷波动的效果，从而缓解峰值功率对系统和设备带来的压力，并且可以有效吸收再生制动能量。牵引变电所两个供电臂上的牵引负荷分布不均，会产生负序电流，引起了电力系统三相电压不平衡。专利《一种电气化铁路储能同相供电装置及其控制方法》(申请公布号：CN107104444A)和《一种电气化铁路同相储能供电构造及其控制方法》(申请号：101910332002.3)分别提出了同相储能供电系统削峰填谷的解决方案，补偿了电力系统三相电压不平衡，然而仅针对同相供电系统，并不适用于异相供电牵引变电所。综上所述，如何利用储能技术综合解决异相供电牵引变电所削峰填谷、再生制动吸收和电压不平衡补偿是目前急需研究的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种牵引变电所供电构造及其控制方法，它能有效地解决电气化铁路牵引变电所经济节能高效运行，并实现异相供电臂之间的功率调度，进行负序控制的技术问题。为了实现本专利技术所要解决的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种牵引变电所供电构造，包括牵引变电所用于向电气化铁路供电臂提供电能的三相/两相变压器TT、馈入线和牵引母线，所述馈入线分为第一馈入线L1和第二馈入线L2，牵引母线分为第一牵引母线TB1和第二牵引母线TB2；三相/两相变压器TT原边接入电网A、B、C三相电源，次边两相中的a相通过第一馈入线L1与第一牵引母线TB1相连，次边两相中的b相通过第二馈入线L2与第二牵引母线TB2相连；由第一牵引母线TB1和第二牵引母线TB2引出的工作馈线共为五路，其中第一牵引母线TB1引出三路，分别记为第一工作馈线F11、第二工作馈线F12和第三工作馈线F13；第二牵引母线TB2引出的两路，分别记为第四工作馈线F21和第五工作馈线F22；工作馈线设有电流互感器，其中第一工作馈线F11设有第一电流互感器CT11、第二工作馈线F12设有第二电流互感器CT12、第三工作馈线F13设有第三电流互感器CT13、第四工作馈线F21设有第四电流互感器CT21、第五工作馈线F22设有第五电流互感器CT22；第一工作馈线F11、第四工作馈线F21分别向各自供电臂的电力机车供电；单相交直交变流器ADA的两个交流侧分别与第三工作馈线F13、第五工作馈线F22连接；储能装置包括交直变流器AD和储能设备SD，其中，交直变流器AD的交流侧与第二工作馈线F12连接，交直变流器AD的直流侧与储能装置SD直流侧连接；综合控制器CCD的信号端P1～P5分别与第一电流互感器CT11、第二电流互感器CT12、第三电流互感器CT13、第四电流互感器CT21和第五电流互感器CT22输出端连接，所述综合控制器CCD的双向信号端P6～P8分别与交直变流器AD、储能设备SD、单相交直交变流器ADA的控制端相连。为了实现本专利技术所要解决的技术问题，本专利技术又采用以下技术方案：一种牵引变电所供电构造的控制方法，记第一电流互感器CT11的电流为I11，第二电流互感器CT12的电流为I12，第三电流互感器CT13的电流为I13、第四电流互感器CT21的电流为I21、第五电流互感器CT22的电流为I22，牵引负荷功率因数为1，牵引负荷阈值电流为Iref，当三相/两相变压器TT为平衡接线时，(1)若I11+I21≥Iref，综合控制器CCD控制交直变流器AD和储能设备SD向第一牵引母线TB1放电，放电电流记为Idis，其中Idis大于或等于I11+I21-Iref；综合控制器CCD控制单相交直交变流器ADA进行第一馈入线L1和第二馈入线L2的功率调度，即，有功调度：I22＝(I11-I21-Idis)/2，I13＝-I22，其中I22≥0表明功率由第二馈入线L2调度至第一馈入线L1，I22<0表明功率由第一馈入线L1调度至第二馈入线L2；当Idis等于I11+I21-Iref时，I22＝Iref/2-I21，I13＝-I22；无功调度为0；(2)若I11+I21<Iref，综合控制器CCD控制交直变流器AD由第一牵引母线TB1向储能设备SD充电，充电电流记为Ich，其中Ich小于或等于Iref-I11-I21；综合控制器CCD控制单相交直交变流器ADA进行第一馈入线L1和第二馈入线L2的功率调度，即，有功调度：I22＝(I11-I21+Ich)/2，I13＝-I22，其中I22≥0表明功率由第二馈入线L2调度至第一馈入线L1，I22<0表明功率由第一馈入线L1调度至第二馈入线L2；当Idis等于Iref-I11-I21时，I22＝Iref/2-I21，I13＝-I22；无功调度为0；优选地，一种牵引变电所供电构造的控制方法，当三相/两相变压器TT为120°接线时，(1)若I11+I21≥Iref，综合控制器CCD控制交直变流器AD和储能设备SD向第一牵引母线TB1放电，放电电流记为Idis，其中Idis大于或等于I11+I21-Iref；记电流I22的有功电流分量为I22p，无功电流分量为I22q；电流I13的有功电流分量为I13p，无功电流分量为I13q。综合控制器CCD控制单相交直交变流器ADA进行第一馈入线L1和第二馈入线L2的功率调度，即，有功调度：I22p＝(I11-I21-Idis)/2，I13p＝-I22p，其中I22p≥0表明有功功率由第二馈入线L2调度至第一馈入线L1，I22p<0表明有功功率由第一馈入线L1调度至第二馈入线L2；当Idis等于I11+I21-Iref时，I22p＝Iref/2-I21，I13p＝-I22p；无功调度：若第一牵引母线TB1电压超前于第二牵引母线TB2电压60°，则I13q超前I13p为90°，I22q滞后I22p为90°，若第一牵引母线TB1电压滞后于第二牵引母线TB2电压60°，则I13q滞后I13p为90°，I22q超前I22p为90°，若第一牵引母线TB1电压超前于第二牵引母线TB2电压120°，则I13q滞后I13p为90°，I22q超前I22p为90°，若第一牵引母线TB1电压滞后于第二牵引母线TB2电压120°，则I13q超前I13p为90°，I22q滞后I22p为90°；(2)若I11+I21<Iref，综合控制器CCD控制交直变流器AD由第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牵引变电所供电构造，包括牵引变电所用于向电气化铁路供电臂提供电能的三相/两相变压器TT、馈入线和牵引母线，所述馈入线分为第一馈入线L

【技术特征摘要】
1.一种牵引变电所供电构造，包括牵引变电所用于向电气化铁路供电臂提供电能的三相/两相变压器TT、馈入线和牵引母线，所述馈入线分为第一馈入线L1和第二馈入线L2，牵引母线分为第一牵引母线TB1和第二牵引母线TB2；三相/两相变压器TT原边接入电网A、B、C三相电源，次边两相中的a相通过第一馈入线L1与第一牵引母线TB1相连，次边两相中的b相通过第二馈入线L2与第二牵引母线TB2相连；其特征在于：由第一牵引母线TB1和第二牵引母线TB2引出的工作馈线共为五路，其中，第一牵引母线TB1引出三路，分别记为第一工作馈线F11、第二工作馈线F12和第三工作馈线F13；第二牵引母线TB2引出的两路，分别记为第四工作馈线F21和第五工作馈线F22；工作馈线设有电流互感器，其中第一工作馈线F11设有第一电流互感器CT11、第二工作馈线F12设有第二电流互感器CT12、第三工作馈线F13设有第三电流互感器CT13、第四工作馈线F21设有第四电流互感器CT21、第五工作馈线F22设有第五电流互感器CT22；第一工作馈线F11、第四工作馈线F21分别向处于各自供电臂的电力机车供电；单相交直交变流器ADA的两个交流侧分别与第三工作馈线F13、第五工作馈线F22连接；储能装置包括交直变流器AD和储能设备SD，其中，交直变流器AD的交流侧与第二工作馈线F12连接，交直变流器AD的直流侧与储能装置SD直流侧连接；综合控制器CCD的信号端P1～P5分别与第一电流互感器CT11、第二电流互感器CT12、第三电流互感器CT13、第四电流互感器CT21和第五电流互感器CT22输出端连接，所述综合控制器CCD的双向信号端P6～P8分别与交直变流器AD、储能设备SD、单相交直交变流器ADA的控制端相连。


2.一种牵引变电所供电构造的控制方法，记第一电流互感器CT11的电流为I11，第二电流互感器CT12的电流为I12，第三电流互感器CT13的电流为I13、第四电流互感器CT21的电流为I21、第五电流互感器CT22的电流为I22，牵引负荷功率因数为1，牵引变电所的阈值电流为Iref，其特征在于：当三相/两相变压器TT为平衡接线时，
(1)若I11+I21≥Iref，
综合控制器CCD控制交直变流器AD和储能设备SD向第一牵引母线TB1放电，放电电流记为Idis，其中Idis大于或等于I11+I21-Iref；
综合控制器CCD控制单相交直交变流器ADA进行第一馈入线L1和第二馈入线L2的功率调度，即，有功调度：I22＝(I11-I21-Idis)/2，I13＝-I22，其中I22≥0表明功率由第二馈入线L2调度至第一馈入线L1，I22<0表明功率由第一馈入线L1调度至第二馈入线L2；当Idis等于I11+I21-Iref时，I22＝Iref/2-I21，I13＝-I22；无功调度为0；
(2)若I11+I21<Iref，
综合控制器CCD控制交直变流器AD由第一牵引母线TB1向储能设备SD充电，充电电流记为Ich，其中Ich小于或等于Iref-I11-I21；
综合控制器CCD控制单相交直交变流器ADA进行第一馈入线L1和第二馈入线L2的功率调度，即，有功...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小红，李群湛，孙科，廖勤宇，唐思达，杨乃琪，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51