交流牵引网柔性双边供电潮流控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交流牵引网柔性双边供电潮流控制系统，该系统分别与相邻牵引变电所对应的第一供电臂和第二供电臂连接，系统包括：调度装置，其两端分别与两个供电臂连接，用于在有列车驶过两个供电臂之间的分区点时，提供用于抑制电弧产生的第一功率回路，以及在无列车驶过分区点时，提供用于实现两个供电臂之间功率传输的第二功率回路；控制装置，其用于对有无列车驶过分区点进行判断，若有则控制第一功率回路投入，若无则控制第二功率回路投入，并根据两个变电站的进线总功率调节第二功率回路的功率传输；位置检测装置，其用于实时检测是否有列车驶过分区点。本发明专利技术取消了相邻变电站间的电分相，可提升牵引供电系统的可靠性及能效水平。

Flexible bilateral power flow control system for AC traction network

【技术实现步骤摘要】
交流牵引网柔性双边供电潮流控制系统
本专利技术涉及电气化铁路牵引供电领域，尤其是涉及一种用于交流牵引网的双边供电潮流控制系统。
技术介绍
目前，我国电气化铁路接触网采用25kV单相工频制式的交流供电系统，普遍采用变电所2回高压进线回路、以及地面牵引变压器一主一备来提升系统的可靠性。然而，为了降低电力系统三相供电网与变电所两相牵引输出的电压不平衡度，达到负荷平衡、以及消除负序分量的效果，通常采用分段轮换相序的单边供电方式，这就导致牵引供电网存在电分相。在实际应用过程中，应对牵引供电系统电分相的最佳方案应是：取消牵引网存在的电分相。取消电分相分两种情形：一种是取消牵引变电所出口处的电分相，可采用单相牵引变压器或与之配套的补偿技术；另一种则是取消两个牵引变电所之间的分区所处的电分相，需实施双边供电。针对第二种对于在取消两个相邻牵引变电所之间的分区所处的电分相时所采用的双边供电技术来说，目前已有相关研究机构提出了相应的方案。第一，针对通过增大牵引网系统阻抗(无源补偿方式)来减小均衡电流的方法，具有如下缺陷：带来牵引供电品质降低、系统损耗增加、继电保护匹配难度增大等一系列问题；并且，无源补偿方式无法实现牵引网功率潮流的灵活调节，不利于供电能效的提升；另外，分区所直连方案与我国电力系统的管理模式也存在矛盾。第二，针对在牵引变电所处增加电压补偿装置(有源补偿方式)来调节变电所馈线电压，从而降低均衡电流的方法，具有如下缺陷：该方式实际上是通过晶闸管阀组与变压器的配合实现馈线电压相位的补偿，对分区所两端电压幅值差的调节能力非常有限，从而导致对均衡电流的抑制效果有限；并且，为抑制均衡电流，该方案需要在每一个牵引变电所都配置电压补偿装置，系统配置成本很高；同时，该方案同样也无法有效调节牵引网功率潮流，从而无法实现牵引网最优潮流调度；最后，该方案采用分区所直连方案，与我国电力系统的管理模式依然存在矛盾。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于交流牵引网的柔性双边供电潮流控制系统，所述系统分别与相邻的两个牵引变电所对应管辖的第一供电臂和第二供电臂连接，两个供电臂之间设置有分区点，所述系统包括：功率潮流调度装置，其两端分别与所述第一供电臂和所述第二供电臂连接，用于在有列车驶过所述分区点时，提供用于抑制电弧产生的第一功率回路，使得列车平稳驶过分区点，以及在无列车驶过所述分区点时，提供用于实现两个供电臂之间功率交互传输的第二功率回路；控制装置，其用于对有无列车驶过所述分区点进行判断，若有则控制所述第一功率回路投入，若无则控制所述第二功率回路投入，并根据两个变电站的进线总功率控制所述第二功率回路输出可控交互功率；位置检测装置，其用于实时检测是否有列车驶过所述分区点。优选地，所述功率潮流调度装置包括：过电分段保护模块，其两端分别与所述分区点两侧的供电臂连接，用于在第一控制指令的作用下投入，以在有列车驶过所述分区点时，抑制电弧产生；功率调度模块，其分别与所述分区点两侧的供电臂和地连接，并形成为相应的功率交互传输回路，用于在第二控制指令的作用下投入，以在无列车驶过所述分区点时，灵活调节两个供电臂之间所需传输的功率。优选地，所述功率调度模块，包括：功率补偿变流器，其两端分别与所述第一供电臂和所述第二供电臂连接，用于依据所述第二控制指令，调节自身输入/输出侧能量，完成功率交互传输；进一步，所述控制装置，其还用于获取所述两个变电站的进线总功率，基于此，利用电能计量算法，生成含有传输功率参数信息的所述第二控制指令。优选地，所述过电分段保护模块，包括：第一开关阀组和第二开关阀组，其中，所述第一开关阀组与所述第二开关阀组反向并联。优选地，所述控制装置，其进一步用于在所述列车驶过所述分区点时，向所述功率调度模块中与所述第二供电臂同侧的功率进线口发送用于驱动该侧电压为零的第一过分段指令、以及向所述过电分段保护模块发送第二过分段指令，其中，所述第二过分段指令用于驱动所述开关阀组导通。优选地，所述列车位置检测装置采用的技术选自车轮传感器技术、电子标签技术、激光雷达技术、卫星定位技术和高速图像识别技术中的一种。优选地，所述分区点采用电分段结构。优选地，所述功率调度模块，还包括：第一变压器，其原边两端分别与所述第一供电臂和地连接，次边与所述功率补偿变流器的第一端连接，用于利用第一变比匹配输入输出两侧电压；第二变压器，其原边两端分别与所述第一供电臂和所述第二供电臂连接，次边与所述功率补偿变流器的第二端连接，用于利用第二变比匹配输入输出两侧电压。优选地，所述系统还包括：机械开关模块，其中，所述机械开关模块，包含：第一开关组，其具备第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元分别与所述第一供电臂和所述过电分段保护模块的第一端连接，所述第二开关单元分别与所述第二供电臂和所述过电分段保护模块的第二端连接；第二开关组，其具备第三开关单元和第四开关单元，所述第三开关单元分别与所述过电分段保护模块的第一端和所述功率调度模块的第一端连接，所述第四开关单元分别与所述过电分段保护模块的第二端和所述功率调度模块的第二端连接。优选地，所述控制装置，其还用于在功率潮流调度模式下，若识别出所述分区点的驶入侧车轮传感器检测到有车通过且所述分区点的驶出侧车轮传感器未检测到有车通过时，判断当前有列车驶过所述分区点，进一步，在无断电过电分段模式下，若识别出两个车轮传感器均未检测到有车通过时，判断当前没有列车驶过所述分区点。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：本专利技术提供一种用于交流牵引网的双边供电潮流控制系统。该系统解决了传统双边供电方案存在的供电品质不佳、综合能效较低、配置成本过高、均衡电流调节能力有限、无法实现最优潮流调度等一系列问题，有效的利用功率潮流调度装置的功率传输交互功能，达到了电力系统的最小均衡电流需求，取消了相邻牵引变电站之间的电分相，仅设置一个电分段即可满足牵引供电的安全要求。另外，在仅设置一处电分段的情况下，还可在列车位置检测装置和功率潮流调度装置的共同作用下，为列车顺利、安全的通过该电分段提供安全保障。由此，本专利技术为构建满足电力系统与牵引供电系统技术及管理要求的柔性双边供电模式提供关键设备支撑。同时，可通过储能变流器构建综合能源系统，进一步提升牵引供电系统的能源利用效率。虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本专利技术，但本领域技术人员应当理解，为并不旨在将本专利技术限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本专利技术的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。本专利技术的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于交流牵引网的柔性双边供电潮流控制系统，其特征在于，所述系统分别与相邻的两个牵引变电所对应管辖的第一供电臂和第二供电臂连接，两个供电臂之间设置有分区点，所述系统包括：/n功率潮流调度装置，其两端分别与所述第一供电臂和所述第二供电臂连接，用于在有列车驶过所述分区点时，提供用于抑制电弧产生的第一功率回路，使得列车平稳驶过分区点，以及在无列车驶过所述分区点时，提供用于实现两个供电臂之间功率交互传输的第二功率回路；/n控制装置，其用于对有无列车驶过所述分区点进行判断，若有则控制所述第一功率回路投入，若无则控制所述第二功率回路投入，并根据两个变电站的进线总功率控制所述第二功率回路输出可控交互功率；/n位置检测装置，其用于实时检测是否有列车驶过所述分区点。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于交流牵引网的柔性双边供电潮流控制系统，其特征在于，所述系统分别与相邻的两个牵引变电所对应管辖的第一供电臂和第二供电臂连接，两个供电臂之间设置有分区点，所述系统包括：
功率潮流调度装置，其两端分别与所述第一供电臂和所述第二供电臂连接，用于在有列车驶过所述分区点时，提供用于抑制电弧产生的第一功率回路，使得列车平稳驶过分区点，以及在无列车驶过所述分区点时，提供用于实现两个供电臂之间功率交互传输的第二功率回路；
控制装置，其用于对有无列车驶过所述分区点进行判断，若有则控制所述第一功率回路投入，若无则控制所述第二功率回路投入，并根据两个变电站的进线总功率控制所述第二功率回路输出可控交互功率；
位置检测装置，其用于实时检测是否有列车驶过所述分区点。


2.根据权利要求1所述的柔性双边供电潮流控制系统，其特征在于，所述功率潮流调度装置包括：
过电分段保护模块，其两端分别与所述分区点两侧的供电臂连接，用于在第一控制指令的作用下投入，以在有列车驶过所述分区点时，抑制电弧产生；
功率调度模块，其分别与所述分区点两侧的供电臂和地连接，并形成为相应的功率交互传输回路，用于在第二控制指令的作用下投入，以在无列车驶过所述分区点时，灵活调节两个供电臂之间所需传输的功率。


3.根据权利要求2所述的柔性双边供电潮流控制系统，其特征在于，所述功率调度模块，包括：
功率补偿变流器，其两端分别与所述第一供电臂和所述第二供电臂连接，用于依据所述第二控制指令，调节自身输入/输出侧能量，完成功率交互传输；进一步，
所述控制装置，其还用于获取所述两个变电站的进线总功率，基于此，利用电能计量算法，生成含有传输功率参数信息的所述第二控制指令。


4.根据权利要求2或3所述的柔性双边供电潮流控制系统，其特征在于，所述过电分段保护模块，包括：第一开关阀组和第二开关阀组，其中，所述第一开关阀组与所述第二开关阀组反向并联。


5.根据权利要求4所述的柔性双边供电潮流控制系统，其特征在于，
所述控制装置，其进一步用于在所述列车驶过所述分区点时，向所述功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚敬，仇乐兵，张志学，胡家喜，何多昌，张敏，周方圆，曹洋，陈洁莲，肖宇翔，徐晓天，李宗帅，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43