一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统，利用现有异相供电制牵引供电系统的分区所，将光伏发电储能系统接入左、右两侧供电分区牵引网末端，通过分布式光伏发电储能系统在各独立供电分区内实现双边供电，形成牵引变电所与分区所光伏发电储能系统的双端电源的双边供电。本实用新型专利技术能够使牵引网正常时独立供电分区内由牵引变电所和分区所光伏储能双边供电，实现牵引变电所故障时由相邻牵引变电所和分区所处光伏储能进行多电源越区供电，改善牵引网电压水平，供电能力增强，为电力机车或电动车组不间断供电；同时储能起到回收机车再生反馈电能，避免了返送带来牵引网首端电压水平偏高的问题；提高牵引供电的稳定性和可靠性。

An AC traction power supply system for distributed generation of photovoltaic energy storage

【技术实现步骤摘要】
一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统
本技术属于电气化铁路供电
，尤其涉及一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统。
技术介绍
现有单相工频交流制牵引供电系统采用异相供电制，相邻牵引变电所的相邻供电分区牵引网电压不同相位，接触网设置电分相将左、右两个供电分区绝缘，同时配置分区所，分区所内设置与电分相两端并联的越区断路器。正常运行时，越区断路器断开，每个供电分区由相应牵引变电所实施单边供电。在牵引变电所发生故障退出运行时，该断路器闭合，由相邻牵引变电所远距离越区供电。牵引网单边供电方式下，从牵引变电所出口到牵引网最远端电力机车或电动车组处，电压水平是下降的，影响远端电力机车或电动车组的出力，尤其是牵引网末端的机车或动车组。牵引变电所故障退出运行时，由相邻牵引变电所越区供电，供电距离大大增长，电压水平大大下降，影响故障牵引变电所供电分区电力机车或电动车组的正常运行。为了实现轨道交通的节能减排、绿色可持续发展，将当地太阳能资源用于交流牵引供电系统，为牵引负荷提供电能。现有新能源及储能装置用于牵引供电系统的方案是在牵引变电所处接入，带来的问题是当有剩余再生制动列车能量通过储能装置回收时，再生制动功率流向牵引变电所，造成牵引网首端电压水平偏高，影响靠近牵引变电所运行的电力机车或电动车组的安全工作。传统的将分布式光伏发电储能接入牵引变电所的方案，使得牵引变电所构成复杂，设备更多，光伏发电储能系统的接入使原有牵引变电所的规模更大，占地面积需要更大。传统牵引供电系统中，牵引变电所牵引侧出口至牵引网末端，电压水平呈降低的趋势，最远离牵引变电所的电力机车或电动车组电压水平最低。
技术实现思路
为了克服现有技术方法的不足，本技术的目的在于提出一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统，能够使牵引网正常运行时独立供电分区内由牵引变电所和分区所光伏储能同时提供电能的双边供电，实现牵引变电所故障时由相邻牵引变电所和分区所处光伏储能进行多电源越区供电，改善牵引网电压水平，供电能力增强，保证了越区的供电分区牵引网电压水平，为电力机车或电动车组不间断供电；同时储能起到回收机车再生反馈电能和削峰填谷的作用，避免了再生制动能量返送电网带来牵引网首端电压水平偏高的问题；提高牵引供电的稳定性和可靠性。为实现以上目的，本技术采用技术方案是：一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统，包括分布式光伏储能发电分区所、接触网电分相、以及左供电分区和右供电分区的牵引网，所述分布式光伏储能发电分区所分别连接至左供电分区和右供电分区的牵引网末端，在左供电分区和右供电分区的末端间设置有接触网电分相；所述牵引网的左供电分区包括上行接触网Ⅰ、下行接触网Ⅰ和牵引变电所Ⅰ；所述牵引网的右供电分区包括上行接触网Ⅱ、下行接触网Ⅱ和牵引变电所Ⅱ；所述接触网电分相包括上行接触网电分相和下行接触网电分相；所述上行接触网Ⅰ和上行接触网Ⅱ的末端通过上行接触网电分相相连接，所述下行接触网Ⅰ和下行接触网Ⅱ的末端通过下行接触网电分相相连接，所述上行接触网Ⅰ和下行接触网Ⅰ的首端连接至牵引变电所Ⅰ，所述上行接触网Ⅱ和下行接触网Ⅱ的首端连接至牵引变电所Ⅱ，牵引变电所Ⅰ和牵引变电所Ⅱ之间还连接有钢轨；所述分布式光伏储能发电分区所的两个并行电源端分别连接在所述上行接触网电分相和下行接触网电分相两侧的接触网和钢轨上。进一步的是，所述分布式光伏储能发电分区所包括光伏储能分布式发电系统和开关设备，所述光伏储能分布式发电系统的两个并行电源端分别通过其独自的开关设备分别连接在所述上行接触网电分相和下行接触网电分相两侧的接触网上，所述光伏储能分布式发电系统的地线连接至钢轨。进一步的是，所述光伏储能分布式发电系统包括光伏发电子系统Ⅰ、光伏发电子系统Ⅱ和储能装置；所述开关设备包括左供电分区接触网开关设备、右供电分区接触网开关设备和电分相并联越区开关设备；所述光伏发电子系统Ⅰ通过左供电分区接触网开关设备连接至上行接触网Ⅰ和下行接触网Ⅰ，所述光伏发电子系统Ⅰ的地线连接至钢轨；所述光伏发电子系统Ⅱ通过右供电分区接触网开关设备连接至上行接触网Ⅱ和下行接触网Ⅱ，所述光伏发电子系统Ⅱ的地线连接至钢轨；所述光伏发电子系统Ⅰ和光伏发电子系统Ⅱ均连接至储能装置；所述电分相并联越区开关设备跨接在上行接触网Ⅰ与上行接触网Ⅱ、以及下行接触网Ⅰ与下行接触网Ⅱ之间。进一步的是，所述光伏发电子系统Ⅰ和光伏发电子系统Ⅱ结构相同；所述光伏发电子系统Ⅰ包括光伏组件Ⅰ、直流-单相交流逆变器Ⅰ和匹配变压器Ⅰ，所述光伏组件Ⅰ通过直流-单相交流逆变器Ⅰ连接至匹配变压器Ⅰ，所述匹配变压器Ⅰ的两相出线分别连接至左供电分区接触网开关设备和钢轨；所述光伏发电子系统Ⅱ包括光伏组件Ⅱ、直流-单相交流逆变器Ⅱ和匹配变压器Ⅱ，所述光伏组件Ⅱ通过直流-单相交流逆变器Ⅱ连接至匹配变压器Ⅱ，所述匹配变压器Ⅱ的两相出线分别连接至右供电分区接触网开关设备和钢轨。进一步的是，在所述开关设备中：所述左供电分区接触网开关设备包括第一断路器Ⅰ、第二断路器Ⅰ和第三断路器Ⅰ，所述第一断路器Ⅰ和第三断路器Ⅰ串联设置在匹配变压器Ⅰ和上行接触网Ⅰ的连接线路上，从第一断路器Ⅰ和第三断路器Ⅰ的中间引出分支线路Ⅰ连接至下行接触网Ⅰ，所述第二断路器Ⅰ设置在所述分支线路Ⅰ上；所述右供电分区接触网开关设备包括第一断路器Ⅱ、第二断路器Ⅱ和第三断路器Ⅱ，所述第一断路器Ⅱ和第三断路器Ⅱ串联设置在匹配变压器Ⅱ和上行接触网Ⅱ的连接线路上，从第一断路器Ⅱ和第三断路器Ⅱ的中间引出分支线路Ⅱ连接至下行接触网Ⅱ，所述第二断路器Ⅱ设置在所述分支线路Ⅱ上；所述电分相并联越区开关设备包括第四断路器和第五断路器；所述第四断路器的两端跨接在上行接触网电分相两侧，且分别连接至上行接触网Ⅰ和上行接触网Ⅱ；所述第五断路器的两端跨接在下行接触网电分相两侧，且分别连接至下行接触网Ⅰ和下行接触网Ⅱ。采用本技术方案的有益效果：本技术利用现有异相供电制牵引供电系统的分区所，将光伏发电储能系统并入牵引网末端接触网和钢轨，接入左、右两侧供电分区牵引网末端，通过分布式光伏发电储能系统在各独立供电分区内实现双边供电，形成牵引变电所与分区所光伏发电储能系统的双端电源的双边供电。保持原有传统分区所电分相并联越区断路器的开断状态，使各牵引变电所供电范围独立，不形成环网，满足电力系统的运行要求；能够实现原有交流异相制供电系统正常运行时在独立供电分区内由牵引变电所和光伏发电储能系统形成的双边供电，改善整个牵引网电压质量式。并能通过分区所的开关设备，实现接触网或牵引变电所故障时的多种灵活运行方式，改善牵引网的电压水平。本技术光伏发电储能系统接入牵引网末端更有利于提高牵引网末端的电压水平；机车再生制动功率流向牵引网末端的储能装置回收，同时避免传统牵引供电系统轻负荷或再生制动工况下接触网首端电压偏高的问题。本技术实用性强，适用于太阳能资源丰富地区的电气化铁路交流制牵引供电系统和采用交流制的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统，其特征在于，包括分布式光伏储能发电分区所(6)、接触网电分相、以及左供电分区和右供电分区的牵引网，所述分布式光伏储能发电分区所(6)分别连接至左供电分区和右供电分区的牵引网末端，在左供电分区和右供电分区的末端间设置有接触网电分相；/n所述牵引网的左供电分区包括上行接触网Ⅰ(1)、下行接触网Ⅰ(2)和牵引变电所Ⅰ；所述牵引网的右供电分区包括上行接触网Ⅱ(3)、下行接触网Ⅱ(4)和牵引变电所Ⅱ；所述接触网电分相包括上行接触网电分相(17)和下行接触网电分相(18)；所述上行接触网Ⅰ(1)和上行接触网Ⅱ(3)的末端通过上行接触网电分相(17)相连接，所述下行接触网Ⅰ(2)和下行接触网Ⅱ(4)的末端通过下行接触网电分相(18)相连接，所述上行接触网Ⅰ(1)和下行接触网Ⅰ(2)的首端连接至牵引变电所Ⅰ，所述上行接触网Ⅱ(3)和下行接触网Ⅱ(4)的首端连接至牵引变电所Ⅱ，牵引变电所Ⅰ和牵引变电所Ⅱ之间还连接有钢轨(5)；/n所述分布式光伏储能发电分区所(6)的两个并行电源端分别连接在所述上行接触网电分相(17)和下行接触网电分相(18)两侧的接触网和钢轨(5)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统，其特征在于，包括分布式光伏储能发电分区所(6)、接触网电分相、以及左供电分区和右供电分区的牵引网，所述分布式光伏储能发电分区所(6)分别连接至左供电分区和右供电分区的牵引网末端，在左供电分区和右供电分区的末端间设置有接触网电分相；
所述牵引网的左供电分区包括上行接触网Ⅰ(1)、下行接触网Ⅰ(2)和牵引变电所Ⅰ；所述牵引网的右供电分区包括上行接触网Ⅱ(3)、下行接触网Ⅱ(4)和牵引变电所Ⅱ；所述接触网电分相包括上行接触网电分相(17)和下行接触网电分相(18)；所述上行接触网Ⅰ(1)和上行接触网Ⅱ(3)的末端通过上行接触网电分相(17)相连接，所述下行接触网Ⅰ(2)和下行接触网Ⅱ(4)的末端通过下行接触网电分相(18)相连接，所述上行接触网Ⅰ(1)和下行接触网Ⅰ(2)的首端连接至牵引变电所Ⅰ，所述上行接触网Ⅱ(3)和下行接触网Ⅱ(4)的首端连接至牵引变电所Ⅱ，牵引变电所Ⅰ和牵引变电所Ⅱ之间还连接有钢轨(5)；
所述分布式光伏储能发电分区所(6)的两个并行电源端分别连接在所述上行接触网电分相(17)和下行接触网电分相(18)两侧的接触网和钢轨(5)上。


2.根据权利要求1所述的一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统，其特征在于，所述分布式光伏储能发电分区所(6)包括光伏储能分布式发电系统(7)和开关设备(8)，所述光伏储能分布式发电系统(7)的两个并行电源端分别通过其独自的开关设备(8)分别连接在所述上行接触网电分相(17)和下行接触网电分相(18)两侧的接触网上，所述光伏储能分布式发电系统(7)的地线连接至钢轨(5)。


3.根据权利要求2所述的一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统，其特征在于，所述光伏储能分布式发电系统(7)包括光伏发电子系统Ⅰ、光伏发电子系统Ⅱ和储能装置；所述开关设备(8)包括左供电分区接触网开关设备、右供电分区接触网开关设备和电分相并联越区开关设备；
所述光伏发电子系统Ⅰ通过左供电分区接触网开关设备连接至上行接触网Ⅰ(1)和下行接触网Ⅰ(2)，所述光伏发电子系统Ⅰ的地线连接至钢轨(5)；
所述光伏发电子系统Ⅱ通过右供电分区接触网开关设备连接至上行接触网Ⅱ(3)和下行接触网Ⅱ(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽，戴朝华，郭爱，张丽艳，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51