[發明專利]一種智能供電控制方法及其系統

有效

• 申請號: 202010776714.7
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111823876B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 梅文慶;李紅波;張超;黃子昊;羅文廣;張志學;王雄
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: B60L9/00
• 分類號: B60L9/00;B60L7/10;H02J3/38;H02J1/10;H02J5/00;H02M7/66
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 徐偉

本發明提供了一種智能供電控制系統，適用于軌道交通系統。所述智能供電控制系統包括：通信模塊，用于與所述軌道交通系統的牽引電網上的所有雙向變流裝置以及所有列車通信以獲取所有雙向變流裝置和所有列車的當前運行參數；輸入模塊，用于輸入所述牽引電網的當前供電目標；以及處理模塊，與所述通信模塊連接，所述處理模塊被配置成：基于所述當前運行參數建立所述牽引電網的當前電路模型；以及基于所述當前電路模型確定所述軌道交通系統對應于所述當前供電目標的最優控制參數。

技術領域

本發明涉及軌道交通系統的供電控制領域，尤其涉及一種智能供電控制方法及其系統。

背景技術

現有城市軌道交通系統的供電系統基本采用多脈波整流技術將35kV或10kV中壓交流電轉換為1500V直流電以給列車供電。然而多脈波整流器的能量只能單向流動，不能回收軌道交通系統制動時向直流電網注入的能量，導致制動能量在直流電網堆積，直流電壓升高，危害用電設備。

為此，現有技術采用制動電阻吸收多余的制動能量，但該種方式顯然是對制動能量的浪費。另外，制動電阻吸收制動能量時產生的熱量也導致軌道內和車站內的溫度升高，加大了環控系統的能耗。

同時，多脈波整流器的輸出特性較軟。比如，當列車啟動或加速時刻，多脈波整流器的輸出電壓降低，增加了系統損耗；當輸出電壓大幅度降低時，會導致車載變流器過調制，增大了軌道列車的電機諧波電流，從而引發軌道列車的電機溫升和振動等問題。

同時，整個供電網絡中的各個變電站之間不能實現能量的靈活調度。因而，為滿足負荷最大時的能耗需求，供電網絡中的變電站裝置的容量均設計的較大，造成了利用率和成本的浪費。

為解決上述問題，現有技術提出了再生制動能量回收裝置的方案。該方案有兩個方向：

1.采用能饋裝置將再生制動能量回送至35kV電網，供35kV電網的其他負荷利用；

2.通過變換器將再生制動能量導入到儲能元件中，當軌道列車處于啟動或加速等狀態時，變換器再將儲能元件中的能量釋放給軌道列車。

能饋裝置可有效地將再生制動能量回饋到35kV電網，但在回收能量的過程中，當制動能量小于能饋裝置的容量時，能饋裝置工作在穩壓模式，此時若能饋裝置的電壓指令設置不當，會增大制動能量回收時的傳輸損耗。同時，實際運營過程中出現了部分能饋裝置回饋到35kV電網的能量反向110kV公共電網反送的情況，造成回收的能量不能被軌道交通系統利用。

儲能元件回收再生制動能量的方式相比于能饋裝置的能量利用率較高。但軌道列車的制動功率或啟動時的過載功率是脈沖式的，峰值高但平均值低，為滿足儲能要求，需要采取功率型儲能元件，例如超級電容或飛輪儲能等。但功率型儲能元件的能量密度低導致其體積較大且成本較高，在實際應用中存在局限性。

寧波地鐵系統采用多脈波整流和能饋裝置組合使用，將能饋裝置設計成可雙向流動的模型，在牽引工況時，能饋裝置再整流向直流電網注入能量。但能饋裝置的直流輸出電壓受到多脈波整流器的鉗制，電壓較低，不超過1650V左右，失去了能饋裝置可靈活調節直流電壓的優勢，且傳輸損耗較高。

另外，由于不控整流、軌道列車的脈沖式用能和車站變頻等開關變換裝置的使用以及夜間停運的間歇式用能的特點，城市軌道交通系統的供電網絡存在大量低次諧波和功率因數不高等電能質量問題，需要額外配置諧波治理和無功補償裝置。

同時，城軌交通供電系統目前采用的電力數據采集和監控系統只具有監測供電網絡部分狀態數據的功能以及簡單處理界面數據、圖形顯示和報表等數據的功能，并不具備利用數據在線對整個供電網絡進行潮流優化調度的功能。

為解決上述問題，本發明旨在提出一種適用于軌道交通系統的智能供電方法，可實現軌道車輛、軌道系統和供電網絡的信息貫通，并可利用軌道車輛、軌道系統和供電網絡的信息實現多種不同控制目標的軌道交通系統的供電網絡的高效控制。

發明內容