一种牵引降压混合变电所及其能量管理方法技术

本发明专利技术公开了一种牵引降压混合变电所，包括双向变流器装置、储能DC/DC变流器、储能装置、光伏DC/DC变流器、光伏发电装置、电子式降压所DC/3AC逆变器和站内直流用电DC/DC变流器，该新型牵引降压混合变电所将牵引变电所与降压变电所融为一体，利用所内直流母线实现多路能源统一管理与调度，既能充分消纳新能源，利用能储与能馈结合的方式高效利用再生制动能量，又能取消大量既有电磁式变压器，减小系统占地面积以及相关设备后期运营和维护费用。设计的直流母线能量管理方法能够确保输入能量与输出能量的合理分配与流动，确保整个系统安全稳定运行。安全稳定运行。安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种牵引降压混合变电所及其能量管理方法


[0001]本专利技术属于城市轨道交通供电领域，尤其涉及一种牵引降压混合变电所机器能量管理方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展，城市化进程日益加快，城市总体住户数量飞速增长，也导致城市交通问题愈发凸显。城市轨道交通由于具有载客量大、相对污染小、运输成本低等优势，目前已经成为缓解我国城市交通问题的最优方案。
[0003]近年来，传统化石能源短缺以及环境污染严重等问题促使我国政府将节能减排作为推动可持续发展、加快生态文明建设的重要抓手。根据相关要求，到2025年，全国单位国内生产总值能源消耗比2020年下降13.5％。城市轨道交通每年的耗电量巨大，据相关资料统计，线网日均载客量320万人次的地铁线路全年耗电量超过6亿度。既有城市轨道交通供电系统通过35kV中压环网，利用牵引变电所和降压变电所分别为地铁列车牵引和地铁站内用电设备(动力照明设备、空调设备、电梯等)提供电能，所内均需配置相应的牵引变压器和降压变压器实现电能转换，占地面积大，且维护成本很高，同时也无法接入新能源此外，地铁站间距小、列车启停频繁，列车制动时产生的再生制动能量达地铁用电总量的5％～7.5％，但部分再生制动能量通过电阻转化成热能耗散，若单纯采用传统的能馈方式也无法充分利用列车再生制动能量，造成大量浪费。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种牵引降压混合变电所及其能量管理方法。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种牵引降压混合变电所，包括双向变流器装置、储能DC/DC变流器、储能装置、光伏DC/DC变流器、光伏发电装置、电子式降压所DC/3AC逆变器和站内直流用电DC/DC变流器，其中，
[0007]所述双向变流装置用于能量在35kV中压环网与直流母线之间双向流动；
[0008]所述储能DC/DC变流器用于提供储能装置与直流母线之间的双向流动；
[0009]所述光伏DC/DC变流器用于提供使光伏发电装置始终工作与最大功率跟踪点模式；
[0010]所述电子式降压所DC/3AC逆变器用于将直流母线上的直流电变换为
±
375V直流电供给地铁站内直流用电装置。
[0011]进一步的，所述双向变流器装置交流侧与35kV中压环网相连接，双向变流器装置直流侧正极与直流母线正极性线相连接，双向变流器装置直流侧负极与直流母线负极性线相连接。
[0012]进一步的，所述储能DC/DC变流器电池测与储能装置连接，储能DC/DC变流器母线
侧正极与直流母线正极性线相连接，储能DC/DC变流器母线侧负极与直流母线负极性线相连接。
[0013]进一步的，所述储能DC/DC变流器根据直流母线电压等级选取隔离型DC/DC变换器或非隔离型DC/DC变换器。
[0014]进一步的，所述光伏DC/DC变流器光伏侧与光伏发电装置相连接，光伏DC/DC变流器母线侧正极与直流母线正极性线相连接，光伏DC/DC变流器母线侧负极与直流母线负极性线相连接。
[0015]进一步的，所述电子式降压所DC/3AC逆变器直流侧与直流母线相连接，交流侧接站内交流用电装置。
[0016]进一步的，所述站内直流用电DC/DC变流器母线侧与直流母线相连接，负载侧接站内直流用电装置。
[0017]进一步的，所述直流母线正极性线与地铁牵引网相连接，直流母线负极性线与铁轨统一接地。
[0018]一种牵引降压混合变电所的能量管理方法，包括，当列车运行于牵引状态时，优先消纳光伏能量，首先由储能装置负责功率差额的补足或多余能量的吸收，若储能装置因荷电状态过低/过高或充/放电功率不足而无法平抑系统内部能量波动时，由双向变流器负责功率的补足或多余功率向35kV中压环网的回馈；当列车运行于再生制动状态时，优先列车再生制动能量及光伏能量，首先由储能装置负责功率差额的补足或多余能量的吸收，若储能装置因荷电状态过低/过高或充/放电功率不足而无法平抑能量波动时，由双向变流器负责功率的补足或多余功率向35kV中压环网的回馈。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：
[0020]该新型牵引降压混合变电所将牵引变电所与降压变电所融为一体，利用所内直流母线实现多路能源统一管理与调度，既能充分消纳新能源，高效利用列车再生制动能量，又能取消大量既有电磁式变压器，减小系统占地面积以及相关设备后期运营和维护费用。设计的直流母线能量管理方法能够确保输入能量与输出能量的合理分配与流动，确保整个系统安全稳定运行。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中新型牵引降压混合变电所的内部结构示意图。
[0022]图2为本专利技术实施例中含三相变压器的双向变流器装置的拓扑结构图。
[0023]图3为本专利技术实施例中不含三相变压器的双向变流器装置的拓扑结构图。
[0024]图4为本专利技术实施例中当列车运行于牵引状态时系统能量管理的流程图。
[0025]图5(a)为本专利技术实施例中当列车运行于再生制动状态时系统能量管理的流程图。
[0026]图5(b)为本专利技术实施例中当列车运行于再生制动状态时系统能量管理流程中流程II的流程示意图。
具体实施方式
[0027]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，
只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0028]一种牵引降压混合变电所，如图1所示，包括双向变流器装置、储能DC/DC变流器、储能装置、光伏DC/DC变流器、光伏发电装置、电子式降压所DC/3AC逆变器和站内直流用电DC/DC变流器，其中，
[0029]所述双向变流装置用于能量在35kV中压环网与直流母线之间双向流动；
[0030]所述储能DC/DC变流器用于提供储能装置与直流母线之间的双向流动；
[0031]所述光伏DC/DC变流器用于提供使光伏发电装置始终工作与最大功率跟踪点模式；
[0032]所述电子式降压所DC/3AC逆变器用于将直流母线上的直流电变换为
±
375V直流电供给地铁站内直流用电装置。
[0033]具体而言，所述双向变流器装置交流侧与35kV中压环网相连接，双向变流器装置直流侧正极与直流母线正极性线相连接，双向变流器装置直流侧负极与直流母线负极性线相连接，所内双向变流装置可实现能量在35kV中压环网与直流母线之间的双向流动，为实现这一功能，双向变流器装置可选用多种拓扑结构，包括但不限于如图2所示的电磁式三相变压器+四象限整流器拓扑结构，以及如图3所示的需要利用中高频变压器的AC/DC电力电子变压器拓扑结构等。当双向变流器装置采用如图2所示的电磁式三相变压器+四象限整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种牵引降压混合变电所，其特征在于，包括双向变流器装置、储能DC/DC变流器、储能装置、光伏DC/DC变流器、光伏发电装置、电子式降压所DC/3AC逆变器和站内直流用电DC/DC变流器，其中，所述双向变流装置用于能量在35kV中压环网与直流母线之间双向流动；所述储能DC/DC变流器用于提供储能装置与直流母线之间的双向流动；所述光伏DC/DC变流器用于提供使光伏发电装置始终工作于最大功率跟踪点模式；所述电子式降压所DC/3AC逆变器用于将直流母线上的直流电变换为
±
375V直流电供给地铁站内直流用电装置。2.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所，其特征在于，所述双向变流器装置交流侧与35kV中压环网相连接，双向变流器装置直流侧正极与直流母线正极性线相连接，双向变流器装置直流侧负极与直流母线负极性线相连接。3.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所，其特征在于，所述储能DC/DC变流器电池测与储能装置连接，储能DC/DC变流器母线侧正极与直流母线正极性线相连接，储能DC/DC变流器母线侧负极与直流母线负极性线相连接。4.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所，其特征在于，所述储能DC/DC变流器根据直流母线电压等级选取隔离型DC/DC变换器或非隔离型DC/DC变换器。5.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓琼，王一凯，赵鹏程，杨键聪，孟杰，曾理，马兰，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：