一种铁路牵引供电接触网在线防冰系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种铁路牵引供电接触网在线防冰系统，接触网的首端和末端分别设置感性无功源和容性无功源，或分别设置容性无功源和感性无功源；所述感性无功源，用于使接触网通电流并发热，实现防冰或融冰；所述容性无功源，用于对接触网无功补偿，实现接触网动态无功平衡。该系统还包括气象监测装置和在线控制器，所述气象监测装置，用于监测气象参数，发送气象参数到在线控制器；所述在线控制器，用于依据气象参数判断需要防冰、融冰或动态无功补偿，控制相关感性无功源和容性无功源动作。本实用新型专利技术能够实现接触网的防冰、融冰，并可兼顾系统动态无功补偿，减少系统损耗，改善电能质量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统供电领域，特别涉及一种铁路牵引供电接触网在线防冰系统。
技术介绍
随着中国铁路运输的蓬勃发展，铁路在国家经济建设和国防建设中担负着越来越重要的作用，预计到2020年，全国铁路营运里程将跨越式发展至10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达50%以上，中国铁路将形成“四横四纵”的高速铁路网的宏伟蓝图。最近几年，受全球气候变暖影响，极端天气、气候灾害事件更为频繁，在国外和我国的南方、华中、华东地区均出现了历史罕见的冰雪凝冻灾害，尤其在湖南、贵州、广西、江西大部分地区受灾严重，电力设施遭受了前所未有的破坏，因冻雨、冰雪危害而引起供电中断的事故十分严重和频繁。为确保列车在冻雨及冰雪等极端灾害天气情况下安全运行，对电气化铁路接触网防冰的需求也日益突出。铁路牵引供电接触网覆冰后，一方面将会严重的影响机车受流；另一方面当机车的受电弓与覆冰导线接触时，会产生拉弧现象，对导线和受电弓磨损加大，有时会造成接触网的严重破坏，进而出现接触网舞动乃至倒杆、塌网等事故，使列车失去运行的动力，严重影响列车的安全、可靠、和正点运行。因此，对接触网尤其是接触导线采取必要的防冰措施是亟待攻克的技术难点。目前，铁路牵引供电接触网较多采用回路中增加电抗器或电阻器方式。该方式在牵引接触网回路中串入固定分级电抗器，无机车情况下，产生电流维持牵引供电接触网的热量，实现防冰目的。从理论上讲，采用该方式防冰技术简单、有效，通过大电流产生焦耳热进行防冰，但是，该方式在运行过程中装置损耗比较大，同时对供电系统产生大量谐波，进而导致牵引供电力率过低、严重影响供电质量，且需停车投入运行、操作复杂，无法实现在线控制和动态投切。
技术实现思路
本技术的目的提供一种铁路牵引供电接触网在线防冰系统，该系统能够实现接触网的防冰、融冰，且可实现系统动态无功平衡，减少系统损耗。本技术一种铁路牵引供电接触网在线防冰系统，接触网的首端和末端分别设置感性无功源和容性无功源，或分别设置容性无功源和感性无功源；所述感性无功源，用于使接触网通电流并发热，实现防冰或融冰；所述容性无功源，用于对接触网无功补偿，实现接触网动态无功平衡。优选的，该系统还包括气象监测装置和在线控制器所述气象监测装置，用于监测气象参数，发送气象参数到在线控制器；所述在线控制器，用于依据气象参数判断需要防冰、融冰或动态无功补偿，控制相关感性无功源和容性无功源动作。优选的，单线或者复线接触网包括上行线接触网和下行线接触网，上行线接触网和下行线接触网末端都连接一感性无功源或容性无功源。优选的，气象监测装置包括风速传感器、温度传感器、及湿度传感器所述风速传感器，用于获取风速参数；所述温度传感器，用于获取温度参数；所述湿度传感器，用于获取湿度参数。优选的，感性无功源为TCR、SVG、MCR、TSR或MSR ；容性无功源为FC、TSC或SVG。与现有技术相比，本技术具有以下优点本技术在接触网出现覆冰时，进入防冰模式，防接触线覆冰并兼顾无功补偿功能，系统损耗小；在接触网天窗期间之后，进入融冰模式，可实现本区和跨区融冰；在天气良好时，进入动态无功补偿模式，可以根据负载情况进行动态无功补偿，改善铁路供电系统的电能质量，达到节能减排的功效。附图说明图1是本技术铁路牵引供电接触网在线防冰系统；图2是本技术铁路牵引供电接触网在线防冰系统另一实施例；图3是接触网末端感性无功源为TCR的实施例；图4是接触网末端感性无功源为SVG的实施例；图5是接触网末端感性无功源为MCR的实施例；图6是接触网末端感性无功源为TSR的实施例；图7是接触网末端感性无功源为MSR的实施例；图8是接触网末端容性无功源为FC的实施例；图9是接触网末端容性无功源为TSC的实施例；图10是接触网末端容性无功源为SVG的实施例。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。本技术在铁路牵弓丨接触网首末端设置无功源，通过无功源的不同组合实现接触网的无功平衡，使接触网流过大量的无功电流，在线路上产生热效应，实现接触网防冰目的。参见图1，示出本技术铁路牵引供电接触网在线防冰系统。无功源17设置在接触网首端，变电所A处，通过开关1与接触网连接；无功源18设置在接触网末端，变电所 A和变电所B之间的分区亭处，通过开关3与接触网连接，分区亭内设置开关4。该防冰系统还包括气象监测装置19，气象监测装置19可根据电气化铁路沿线气候变化等实际工况需要，分别装设于变电所、分区亭、接触网沿线某处等区域。气象监测装置19由数据记录器和多个气象传感器组成，气象传感器包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、及湿度传感器等，还可加设太阳能保护罩，防止上述气象传感器被损坏。气象传感器主要测量空气温度、空气湿度、风速、风向等微环境气象参数，并将该气象参数传送到数据记录器进行保存。4该防冰系统还包括在线控制器20，在线控制器20与气象监测装置19、接触网上各开关、无功源17、无功源18及变电所内相关设备连接。气象监测装置19将气象参数传送到在线控制器20。影响接触网覆冰主要取决于环境气温(0°C以下)、相对湿度(日平均相对湿度大于86% )、风速(小于3m/s)三个因素。在线控制器20主要将这三个因素作为判定覆冰条件的临界点，逻辑判断出接触网是否达到覆冰临界点，并综合在线控制器20实时采集的牵引供电母线电流和网压等参数，控制无功源17和无功源18动作，实现接触网的无功平衡、 在线防冰和融冰。上述防冰系统通过合理的控制和操作，可实现在线防冰、融冰、动态无功补偿三种功能。本技术无功源17和无功源18为感性无功源或容性无功源。当无功源18呈感性无功源，无功源17呈容性无功源时，防冰系统控制步骤如下。(I)在线控制器20综合气象参数，判断需要进入防冰模式，控制步骤如下1)、开关2合闸，变电所A与接触网连通；2)、开关3合闸，无功源18投入运行，无功源18为感性无功源，接触网有电流通过，该电流大小满足使接触网发热，以达到防冰冻的效果；因无功源18为感性无功源，其工作时降低接触网的电压，严重影响电能质量；3)、开关1合闸，无功源17投入运行，无功源17为容性无功源，有效提升接触网的电压，保证接触网无功平衡和电能质量，使机车的正常运行。本技术中无功源17和无功源18投入运行，可包括无功源17和无功源18部分投入运行，只需达到防冰效果即可。在线控制器20综合气象参数，在条件恶劣的天窗期间(在一小段时间内暂停列车的通过，以供某些单位对线路，接触网等设备进行检修等，这段时间叫天窗，也叫天窗点。) 之后，判断需要进入融冰模式，实现本区接触网融冰的控制与上述(I)的步骤相同，区别在于，在线控制器20需控制无功源18和无功源17投入更多组设备，以加大接触网流通的电流，使本区接触网产生较大的热效应，以达到融冰的效果。(II)在线控制器20综合气象参数，在条件恶劣的天窗期间之后，判断需要进入融冰模式，越区实现变电所B处接触网融冰，控制步骤如下1)、开关2分闸，接触网与变电所A断开；2)、开关4和开关5合闸，接触网与变电所B连通；3)、开关3合闸，无功源18投入运行，无本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种铁路牵引供电接触网在线防冰系统，其特征在于，接触网的首端和末端分别设置感性无功源和容性无功源，或分别设置容性无功源和感性无功源；所述感性无功源，用于使接触网通电流并发热，实现防冰或融冰；所述容性无功源，用于对接触网无功补偿，实现接触网动态无功平衡。

【技术特征摘要】
1.一种铁路牵引供电接触网在线防冰系统，其特征在于，接触网的首端和末端分别设置感性无功源和容性无功源，或分别设置容性无功源和感性无功源；所述感性无功源，用于使接触网通电流并发热，实现防冰或融冰； 所述容性无功源，用于对接触网无功补偿，实现接触网动态无功平衡。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括气象监测装置和在线控制器 所述气象监测装置，用于监测气象参数，发送气象参数到在线控制器；所述在线控制器，用于依据气象参数判断需要防冰、融冰或动态无功补偿，控制相关感性无功源和容性无功源动作。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫安，谭胜武，黄燕艳，邓建华，段世彦，周方圆，石二磊，邱文俊，沈辉，李幼保，周靖，朱建波，吴选宝，王桂华，吴明水，胡前，文韬，刘彤，
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：实用新型
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