一种储能式车网谐振治理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种储能式车网谐振治理装置，通过储能式有源滤波器和高通滤波器实现牵引供电系统的高、低次谐波滤除，有效解决牵引网与电力机车的谐振问题，也能够实现实现牵引变电所的无功补偿功能，避免变电所因低功率因数罚款，还能可有效的利用电力机车回馈的再生制动能量，储存在储能系统，待牵引功率较大时，反馈电网，经济效益显著,此外，本实用新型专利技术实施例中，储能式有源滤波器采用高压直挂方式，补偿效果好，效率高，同时占地面积小，同时配合旁路功能，实现较高的冗余度及可靠性。实现较高的冗余度及可靠性。实现较高的冗余度及可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种储能式车网谐振治理装置


[0001]本技术属于车网谐振治理领域，具体是涉及到一种储能式车网谐振治理装置。

技术介绍

[0002]随着我国电气化铁路的快速发展，大功率交直交电力机车日益增多，行车密度也在不断压缩，因此对牵引供电系统的供电质量及容量需求也日益增大。同时由于交流机车的引入，虽然功率因数得以改善，但是也使得牵引供电网引入了大量的高次谐波，造成车网谐振。
[0003]牵引供电系统在位机车供电过程中除了车网谐振问题，还会存在供电能量不足或过剩的问题，而现有的车网谐波装置通常只用于谐波补偿和无功补偿，并不能对牵引供电系统的供电能量不足进行相应的有功补偿以及对所述牵引供电系统的剩余能量进行储能操作。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供了储能式车网谐振治理装置，以在提供对牵引供电系统的有功补偿、无功补偿和谐波补偿的综合治理。
[0005]一种储能式车网谐振治理装置，包括主电路和控制系统，所述主电路包括安装在牵引变电所的储能式有源滤波支路和安装在开闭所或分区所的无源高通滤波支路，
[0006]所述储能式有源滤波支路直挂在所述牵引变电所的供电臂与轨回流之间，
[0007]所述控制系统实时检测所述供电臂的电压和电流计算所述供电臂的有功功率、无功功率以及所述供电臂所需的谐波补偿，以在所述供电臂的供电能量不足时，控制所述储能式有源滤波支路向所述供电臂提供能量，在所述供电臂的供电能量过剩时，控制所述供电臂的过剩能量通过所述储能式有源滤波支路进行存储，并控制所述储能式有源滤波支路对所述供电臂进行无功补偿和次数小于或等于第一预设次数的谐波补偿，以及控制所述无源高通滤波支路对所述供电臂进行次数大于所述第一预设次数的谐波补偿。
[0008]优选地，所述第一预设次数为13次。
[0009]优选地，所述储能式有源滤波支路包括有源滤波器和储能装置，
[0010]所述有源滤波器包括多个高压级联的功率单元，
[0011]所述储能装置包括分别与各个所述功率单元相连的储能单元，
[0012]所述控制系统根据所述供电臂的电流和电压计算所述供电臂的有功功率、无功功率以及所述供电臂所需的补偿谐波，以判断所述供电臂当前是处于供电能量不足还是供电能量过剩的状态，以及判断当前需要给所述供电臂提供的无功补偿和谐波补偿，并根据判断的结果控制所述储能式有源滤波支路和无源高通滤波支路的进行相应的工作状态，
[0013]当所述供电臂上的供电能量不足时，所述控制系统控制所述功率单元中的开关状态，使得所述储能单元向所述供电臂提供能量，
[0014]当所述供电臂上的供电能量过剩时，所述控制系统控制所述功率单元中的开关状态，使得所述供电臂上的剩余供电能量通过所述储能单元传输至所述储能单元，
[0015]以及，所述控制系统控制所述功率单元给所述供电臂提供的无功补偿和谐波补偿。
[0016]优选地，所述储能式有源滤波支路还包括充电电路，
[0017]各个所述功率单元中的第一级功率单元的一端通过所述充电电路与所述供电臂电气隔离，各个所述功率单元中的第二级功率单元的第一端与所述第一级功率单元的另一端相连，
[0018]所述供电臂通过所述充电电路给所述储能装置充电。
[0019]优选地，所述功率单元包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关构成的H桥电路、补偿电容和旁路开关，所述补偿电容与所述H桥电路并联，所述旁路开关在所述功率单元出故障后，用于旁路，
[0020]所述储能装置还包括熔断器，所述储能单元与所述熔断器串联后所述补偿电容并联，所述熔断器在所述功率单元出现故障时，为所述储能单元提供短路保护，所述充电电路包括并联的第一电阻和第一开关，
[0021]所述第一电阻和第一开关的第一连接端与所述第一级功率单元的一端相连，第二端与所述供电臂非电气隔离连接。
[0022]优选地，所述储能式有源滤波支路还包括：
[0023]第一断路开关，被配置为在所述储能式车网谐振治理装置投入使用状态时处于闭合状态，在所述储能式车网谐振治理装置处于退出使用状态时处于断开状态，
[0024]第一隔离开关，被配置为在所述储能式车网谐振治理装置处于检修状态时处于断开状态，所述检修完毕后处于闭合状态，
[0025]第一避雷器，被配置为提供牵引供电系统的防雷保护，
[0026]第一电流互感器，被配置为检测所述储能式有源滤波支路的电流，
[0027]第一电感，被配置为有源滤波器提供能量流通条件及滤波，
[0028]所述第一断路开关、第一隔离开关、第一避雷器、第一电流互感器、第一电感、所述充电电路以及所述有源滤波器串联连接在所述供电臂和轨回流之间，
[0029]所述储能单元为电池或超级电容，所述储能单元与所述有源滤波器的功率单元并联。
[0030]优选地，所述无源高通滤波支路包括：
[0031]第二电流互感器，被配置为检测所述无源高通滤波支路的电流，
[0032]第二断路开关，被配置为在所述储能式车网谐振治理装置投入使用状态时处于闭合状态，在所述储能式车网谐振治理装置处于退出使用状态时处于断开状态，
[0033]第二隔离开关，被配置为在所述储能式车网谐振治理装置处于检修状态时处于断开状态，所述检修完毕后处于闭合状态，
[0034]第二避雷器，被配置为提供牵引供电系统的防雷保护，
[0035]高通滤波器，被配置为对所述供电臂进行次数大于所述第一预设次数的谐波补偿，
[0036]所述第二电流互感器、第二断路开关、第二隔离开、第二避雷器以及所述高通滤波
器串联。
[0037]优选地，所述高通滤波器包括第一电容、第二电容、第二电感、第二电阻和放电线圈，
[0038]所述第一电容的第一端与所述第二隔离开关相连，第二端与所述第二电容的第一端相连，所述第二电容的第二端通过所述第二电感接地，
[0039]所述第二电阻与所述第二电感并联，
[0040]所述放电线圈的第一端与所述第一电容的第一端相连，第二端与所述第一电容的第二端相连，第三端与所述第二电容的第二端相连。
[0041]优选地，还包括母线电压检测装置和母线电流检测装置，所述储能式有源滤波支路还包括连接在所述有源滤波器和轨回流之间的第二开关，所述第二开关与所述第一隔离开关同时闭合且同时关断。
[0042]所述母线电压检测装置和母线电流检测装置均与所述控制系统相连，以向所述控制系统输出母线电压的检测信号和母线电流的检测信号。
[0043]优选地，所述控制系统包括主控制系统、后台监控系统和综自保护系统，
[0044]所述主控制系统分别与所述母线电压检测装置、母线电流检测装置以及所述第一电流互感器相连，并与所述储能式有源滤波支路中的各个开关相连，以根据所述母线电压、母线电流、所述储能式有源滤波支路的电流以及所述储能式有源滤波支路中的各个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能式车网谐振治理装置，其特征在于，包括主电路和控制系统，所述主电路包括安装在牵引变电所的储能式有源滤波支路和安装在开闭所或分区所的无源高通滤波支路，所述储能式有源滤波支路直挂在所述牵引变电所的供电臂与轨回流之间，所述控制系统实时检测所述供电臂的电压和电流计算所述供电臂的有功功率、无功功率以及所述供电臂所需的谐波补偿，以在所述供电臂的供电能量不足时，控制所述储能式有源滤波支路向所述供电臂提供能量，在所述供电臂的供电能量过剩时，控制所述供电臂的过剩能量通过所述储能式有源滤波支路进行存储，并控制所述储能式有源滤波支路对所述供电臂进行无功补偿和次数小于或等于第一预设次数的谐波补偿，以及控制所述无源高通滤波支路对所述供电臂进行次数大于所述第一预设次数的谐波补偿。2.根据权利要求1所述的储能式车网谐振治理装置，其特征在于，所述第一预设次数为13次。3.根据权利要求1所述的储能式车网谐振治理装置，其特征在于，所述储能式有源滤波支路包括有源滤波器和储能装置，所述有源滤波器包括多个高压级联的功率单元，所述储能装置包括分别与各个所述功率单元相连的储能单元，所述控制系统根据所述供电臂的电流和电压计算所述供电臂的有功功率、无功功率以及所述供电臂所需的补偿谐波，以判断所述供电臂当前是处于供电能量不足还是供电能量过剩的状态，以及判断当前需要给所述供电臂提供的无功补偿和谐波补偿，并根据判断的结果控制所述储能式有源滤波支路和无源高通滤波支路的进行相应的工作状态，当所述供电臂上的供电能量不足时，所述控制系统控制所述功率单元中的开关状态，使得所述储能单元向所述供电臂提供能量，当所述供电臂上的供电能量过剩时，所述控制系统控制所述功率单元中的开关状态，使得所述供电臂上的剩余供电能量通过所述储能单元传输至所述储能单元，以及，所述控制系统控制所述功率单元给所述供电臂提供的无功补偿和谐波补偿。4.根据权利要求3所述的储能式车网谐振治理装置，其特征在于，所述储能式有源滤波支路还包括充电电路，各个所述功率单元中的第一级功率单元的一端通过所述充电电路与所述供电臂电气隔离，各个所述功率单元中的第二级功率单元的第一端与所述第一级功率单元的另一端相连，所述供电臂通过所述充电电路给所述储能装置充电。5.根据权利要求4所述的储能式车网谐振治理装置，其特征在于，所述功率单元包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关构成的H桥电路、补偿电容和旁路开关，所述补偿电容与所述H桥电路并联，所述旁路开关在所述功率单元出故障后，用于旁路，所述储能装置还包括熔断器，所述储能单元与所述熔断器串联后所述补偿电容并联，所述熔断器在所述功率单元出现故障时，为所述储能单元提供短路保护，所述充电电路包括并联的第一电阻和第一开关，所述第一电阻和第一开关的第一连接端与所述第一级功率单元的一端相连，第二端与
所述供电臂非电气隔离连接。6.根据权利要求4所述的储能式车网谐振治理装置，其特征在于，所述储能式有源滤波支路还包括：第一断路开关，被配置为在所述储能式车网谐振治理装置投入使用状态时处于闭合状态，在所述储能式车网谐振治理装置处于退出使用状态时处于断开状态，第一隔离开关，被配置为在所述储能式车网谐振治理装置处于检修状态时处于断开状态，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱文俊，王婷，刘斐，龙礼兰，段艳利，黄迪，吴明水，熊强，段焱辉，周靖，
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：新型
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