[發明專利]一種集成式鐵路電力系統供電網絡架構及其協同控制方法

有效

• 申請號: 202011467329.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112670979B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 姚鵬;朱志偉;龐江華;汝萍
• 申請（專利權）人: 珠海萬力達電氣自動化有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;B60M3/00;B60M3/06;B60M3/02
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 盧澤明

一種集成式鐵路電力系統供電網絡架構及其協同控制方法，其特征在于，包括：牽引變壓器及上下行供電臂、左右遷移型能量路由器EMR、鐵路電力供配電網絡和網絡互聯型骨干路由器NCBR；牽引變壓器及上下行供電臂為上下行列車供電；EMR用于同一臺連接牽引變壓器的上下行供電臂，連接不同牽引變壓器之間的供電臂；NCBR連接鐵路牽引27.5kV供電網絡，轉換為三相三線10kV或35kV電源，連接到鐵路電力供配電網絡，為鐵路電力供配電網絡內的負荷進行供電；同時通過牽引態、制動態和電源態控制實現了集成式鐵路電力系統供電網絡架構的協同運行。

技術領域

本發明涉及鐵路電力系統供電技術領域，具體涉及一種集成式鐵路電力系統供電網絡架構及其協同控制方法。

背景技術

鐵路電力系統一般由鐵路牽引供電系統(為27.5kV單相供電)和鐵路電力供配電系統(10kV或35kV三相三線供電)構成。

鐵路牽引供電系統的電能來源：公用電網110kV或220kV利用變壓器變成27.5kV，27.5kV分成上行和下行兩個供電臂，為上下行機車進行供電。且，同一個鐵路牽引變電所的上下橋臂之間有分段，沒有直接連接。不同牽引變電所的供電橋臂之間設有分段，沒有直接連接。

鐵路電力供配電系統電能來源：公用電網10kV或35kV變電站，但是該變電站一般距離鐵路電力供配電所很遠，通常幾十公里，最遠可達上百公里。供配電系統為鐵路站饋線、自閉貫通線等線路進行供電，各饋線再利用10kV或35kV變0.4kV的變壓器為各低壓負荷進行供電，常見負荷為車站用電、線路信號、水泵、人員生活、檢修設備等。

現有鐵路電力供配電系統的電源來自公用電網的10kV或35kV專用線路，該線路一般為幾十甚至上百公里長，其勘察設計、施工建設、運行維護，從設計伊始到正常運行，都需要投入大量的人力、物力、財力，其建設投資一般高達千萬，運行維護高達百萬。尤其在發達地帶，線路走廊空間涉及到征地、拆遷時，投資常為天文數字。

現有鐵路電力供配電系統的電源運行后，其供電連續性、供電可靠性受公用電網影響。線路過長造成供電質量低下，易造成空載電容效應和操作過電壓。線路的運行維護也面臨較大困難，一旦發生故障，故障定位和排查都需要較長時間。

此外，現有鐵路電力供配電系統的電源運行后，線路損耗每年浪費了大量的能源和電費。

鐵路牽引變電所的牽引變壓器輸出上行和下行兩個橋臂為鐵路機車供電，而機車運行時由于單相取電，造成上下行兩個橋臂的電流不均衡，牽引變壓器面臨不平衡風險，加劇了牽引變壓器的損耗。

鐵路牽引變電所的牽引變壓器輸出上行和下行兩個橋臂為鐵路機車供電，而鐵路機車在剎車制動時產生反方向功率，極易造成鐵路牽引供電系統內形成短時過電壓。

鐵路牽引變電所和鐵路電力供配電所是分開建設，由不同的人員進行獨立運行維護，耗費了大量的人力、物力和財力。

不難看出，現有技術中還存在諸多問題。

發明內容

為此，為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出一種集成式鐵路電力系統供電網絡架構及其協同控制方法。

本發明通過以下技術手段解決上述問題：

一種集成式鐵路電力系統供電網絡架構，包括：牽引變壓器及上下行供電臂、左右遷移型能量路由器EMR、鐵路電力供配電網絡和網絡互聯型骨干路由器NCBR；牽引變壓器及上下行供電臂為上下行列車供電；EMR用于連接同一臺牽引變壓器的上下行供電臂，連接不同牽引變壓器之間的供電臂；NCBR連接鐵路牽引27.5kV供電網絡，轉換為三相三線10kV或35kV電源，連接到鐵路電力供配電網絡，為鐵路電力供配電網絡內的負荷進行供電。

進一步的，所述EMR為：輸入輸出側均含有全控變換器，輸入輸出側兩個全控變換器中間為儲能元件，兩個全控變換器分別為全控變換器L和全控變換器R。