一种电气化铁路接触网直流融冰装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电气化铁路接触网直流融冰装置及其控制方法。直流融冰装置的左、右两个变流器背靠背连接，通过隔离型降压变压器分别接入牵引变压器副边母线。两个变流器中间直流侧通过断路器连接。当装置工作于直流防冰、融冰模式时，其左、右侧直流端口通过断路器串联，然后将串联后的正、负极分别连接至α上行和β下行接触网，可以满足接触网大容量直流防冰、融冰需求。当装置工作于再生能量利用模式时，其左、右侧直流端口通过断路器并联，并引出连接线为储能和新能源系统提供并网接口，可以有效利用机车的再生制动能量，提高电气化铁路供电系统的能效、电能质量与可靠性。电能质量与可靠性。电能质量与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种电气化铁路接触网直流融冰装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电气化铁路牵引供电系统领域，特别是一种电气化铁路接触网直流融冰装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，电气化铁路牵引供电系统中，电力机车/动车组从接触网上取电为自身供能，由于接触网完全裸露在外界环境中，在某些低温、高湿、高海拔地区极易发生覆冰。接触网覆冰将影响机车正常取流，甚至引起供电网络损坏导致供电中断，严重威胁着电气化铁路的正常运行。我国幅员辽阔，地形复杂多样，气候多变，在华中地区与西南山区大量的铁路干线都面临接触网覆冰的威胁。如2008年的冰雪灾害中，贵州、湖南等地多条主干线路都因接触网覆冰而导致供电中断，进而导致停运，造成了巨大的经济损失。
[0003]近年来，随着我国电气化铁路持续朝着高速化、重载化方向发展，实现接触网的高效防冰、除冰，已成为保障电气化铁路在恶劣环境中安全、可靠供电的重点与技术难点。目前，国内外针对电力输电线路和铁路接触网覆冰的解决方法主要有机械除冰法和热力融冰法。其中，机械除冰法以刮擦除冰和振动导线为主，需要大量的人力资源，耗时久、效率低、现场作业安全性差；热力融冰法利用焦耳定律，通过在覆冰线路上流通大电流使导线温度升高，达到覆冰融化、脱落的目的，流通的大电流可采用交流或直流电流，这种方法安全可靠、成本较小、可操作性高，因此受到广泛关注。
[0004]其中，直流融冰技术因无需考虑线路电抗、设备容量小、融冰效率高等优势，成为电力系统中解决输电线路覆冰问题的首选方案。然而，由于线路覆冰仅出现在冬春季雨雪冰冻等恶劣天气条件，且融冰装置仅在铁路运营的“天窗”时间段工作，这将导致融冰设备绝大部分时间都处于闲置状态、利用率非常低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种电气化铁路接触网直流融冰装置及其控制方法。
[0006]实现本专利技术目的的技术方案为：
[0007]一种电气化铁路接触网直流融冰装置，包括源储装置；所述源储装置包括左侧AC/DC变换器和右侧AC/DC变换器，左侧AC/DC变换器的交流端依次通过左侧电感、左侧降压变压器连接到α相母线，右侧AC/DC变换器的交流端依次通过右侧电感、右侧降压变压器连接到β相母线，左侧和右侧AC/DC变换器的直流端还分别设置左侧电容和右侧电容；左侧AC/DC变换器和右侧AC/DC变换器的正极相连并通过断路器QF5连接到储能系统的正极，左侧AC/DC变换器和右侧AC/DC变换器的负极相连并通过断路器QF6连接到储能系统的负极；还包括断路器QF7，使得左侧AC/DC变换器的正极通过QF7连接到右侧AC/DC变换器的正极，左侧AC/DC变换器的正极通过QF5连接到储能系统的正极；还包括断路器QF8，使得左侧AC/DC变换器的负极通过QF8连接到右侧AC/DC变换器的负极，右侧AC/DC变换器的负极通过QF6连接到储能系统的负极；左侧AC/DC变换器的正极还通过断路器QF11连接到右侧AC/DC变换器的负
极；左侧AC/DC变换器的负极还依次通过隔离开关QS9和断路器QF9连接到α相上行接触网，右侧AC/DC变换器的正极还依次通过隔离开关QS10和断路器QF10连接到β相下行接触网。
[0008]上述装置的控制方法，包括，
[0009]步骤1：判断所述接触网是否通车，如否，则继续；
[0010]步骤2：如所述接触网外界环境温度T≤0℃，则继续；
[0011]步骤3：令所述直流融冰装置工作在直流防冰、融冰模式，具体为：
[0012]3.1断开QF5、QF6；
[0013]3.2断开：α相母线到α相下行接触网的断路器QF1、α相母线到α相上行接触网的断路器QF2、β相母线到β相上行接触网的断路器QF3、β相母线到β相下行接触网的断路器QF4；
[0014]3.3闭合：α相上行接触网与β相上行接触网的隔离开关QS5、α相上行接触网与α相下行接触网的隔离开关QS6、α相下行接触网与β相下行接触网的隔离开关QS7、β相上行接触网与β相下行接触网的隔离开关QS8；
[0015]3.4断开QF7、QF8，闭合QF11；
[0016]3.5闭合QS9、QS10，闭合QF9、QF10；
[0017]3.6将左侧AC/DC变换器和右侧AC/DC变换器的直流侧电压参考值设置为融冰电压。
[0018]进一步的技术方案，还包括，
[0019]步骤4：判断所述接触网是否覆冰，如是，则令所述直流融冰装置继续工作在直流防冰、融冰模式；如否，则令所述直流融冰装置转换到再生制动能量利用模式；
[0020]步骤5：判断所述接触网是否通车，如否，则令所述直流融冰装置继续工作在直流防冰、融冰模式；如是，则令所述直流融冰装置转换到再生制动能量利用模式；
[0021]所述直流融冰装置转换到再生制动能量利用模式，具体为：
[0022]4.1断开QF9、QF10，断开QS5、QS7、QS9、QS10；
[0023]4.2闭合QF7、QF8，断开QF11；
[0024]4.3闭合QF1、QF2、QF3、QF4；
[0025]4.4将左侧AC/DC变换器和右侧AC/DC变换器的直流侧电压参考值设置为初始电压。
[0026]更进一步的技术方案，所述步骤4.3和4.4之间，还包括步骤4.3
’
；所述步骤4.3
’
为：保持QS6、QS8闭合；或者，断开QS6、QS8，闭合QF5、QF6；或者，保持QS6、QS8闭合，闭合QF5、QF6。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0028]1.直流融冰装置基于线路已有的源储装置，当其工作在直流防冰、融冰模式时，可以满足接触网大容量直流防冰、融冰需求。
[0029]2.直流融冰装置转换为再生制动能量利用模式后，又可以有效利用机车的再生制动能量，提高了电气化铁路供电系统的能效、电能质量与可靠性。
[0030]3.直流融冰装置的控制方法操作简单易实现，在两种工作模式间实时按需转换，设备利用率高，节约了设立融冰新装置所需的占地面积和经济成本。
附图说明
[0031]图1为牵引供电系统全线安装直流融冰装置结构示意图。
[0032]图2为装置在两种工作模式间切换流程图。
[0033]图3为装置工作在直流防冰、融冰模式时系统连接示意图。
[0034]图4为装置工作在再生制动能量利用模式时系统连接示意图。
[0035]图5为装置数据处理与控制系统结构示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0037]本专利技术提供的电气化铁路接触网直流融冰装置，既可以满足接触网大容量直流防冰、融冰需求，又可以有效利用电力机车的再生制动能量，提高系统的能效和供电可靠性，改善系统的电能质量。装置可在直流防冰、融冰模式和再生制动能量利用模式间实时按需转换，以提高设备利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电气化铁路接触网直流融冰装置，包括源储装置；所述源储装置包括左侧AC/DC变换器和右侧AC/DC变换器，左侧AC/DC变换器的交流端依次通过左侧电感、左侧降压变压器连接到α相母线，右侧AC/DC变换器的交流端依次通过右侧电感、右侧降压变压器连接到β相母线，左侧和右侧AC/DC变换器的直流端还分别设置左侧电容和右侧电容；左侧AC/DC变换器和右侧AC/DC变换器的正极相连并通过断路器QF5连接到储能系统的正极，左侧AC/DC变换器和右侧AC/DC变换器的负极相连并通过断路器QF6连接到储能系统的负极；其特征在于，还包括断路器QF7，使得左侧AC/DC变换器的正极通过QF7连接到右侧AC/DC变换器的正极，左侧AC/DC变换器的正极通过QF5连接到储能系统的正极；还包括断路器QF8，使得左侧AC/DC变换器的负极通过QF8连接到右侧AC/DC变换器的负极，右侧AC/DC变换器的负极通过QF6连接到储能系统的负极；左侧AC/DC变换器的正极还通过断路器QF11连接到右侧AC/DC变换器的负极；左侧AC/DC变换器的负极还依次通过隔离开关QS9和断路器QF9连接到α相上行接触网，右侧AC/DC变换器的正极还依次通过隔离开关QS10和断路器QF10连接到β相下行接触网。2.如权利要求1所述的一种电气化铁路接触网直流融冰装置的控制方法，其特征在于，包括，步骤1：判断所述接触网是否通车，如否，则继续；步骤2：如所述接触网外界环境温度T≤0℃，则继续；步骤3：令所述直流融冰装置工作在直流防冰、融冰模式，具体为：3.1断开QF5、QF6；3.2断开：α相母线到α相下行接触网的断路器QF1、α相母线到α相上行接触网的断路器QF2、β相母线到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翼云，胡海涛，李朝阳，郭小敏，曹彦双，侯晓亮，蔡羽，
申请(专利权)人：通号长沙轨道交通控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：