[發明專利]一種軌道交通牽引供電系統及控制方法

在審

• 申請號: 202111353310.8
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN116135592A
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發明（設計）人: 王雄;陳潔蓮;翁星方;饒沛南;尹維恒;吳雪峰;陶洪亮;張祥;蔡宇峰;劉永麗;谷濤
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: B60M3/00
• 分類號: B60M3/00;H02J5/00;H02J3/32;H02J3/30;H02J7/34
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明公開了一種軌道交通牽引供電系統及控制方法，包括：至少一個主變電所、通過交流環網與主變電所連接的N個牽引變電所；其中，每個牽引變電所包括動力變壓器、雙向變流裝置、儲能裝置、交流斷路器、第一斷路器和第二斷路器；動力變壓器的高壓側通過交流斷路器與交流環網連接，低壓測與雙向變流裝置的交流側連接；雙向變流裝置的直流側通過第一斷路器與直流接觸網連接，并通過第二斷路器與儲能裝置連接。本發明的軌道交通牽引供電系統，完全消除了雙向變流裝置的空載損耗問題，同時降低系統成本，提升系統節能效果和削峰填谷效果，并提高系統供電可靠性。

技術領域

本發明涉及軌道交通供電技術領域，尤其涉及一種軌道交通牽引供電系統及控制方法。

背景技術

國內外城市軌道交通供電通常采用DC1500V或DC750V供電，且通常采用二極管整流器從35KV或10KV交流電網取電，一個牽引變電所通常是由兩個12脈沖整流器構成24脈沖整流器組為直流接觸網供電，同時為響應國家節能減排的號召，避免制動能量通過電阻消耗，能饋裝置在地鐵線路的應用越來越廣泛，能饋裝置是與整流器組回路并聯的一個能饋支路，用于將列車制動能量回饋至交流電網，做到能量的二次利用。

傳統城軌交通牽引供電系統的拓撲結構主要有以下幾種：

圖1所示的第一種供電系統拓撲結構，該拓撲結構主要包括24脈沖整流器組和制動能饋裝置，該拓撲結構為被動式供電，網壓波動較大，而再生制動能量利用率不高，線路損耗較大，供電距離短，暫無考慮車輛應急牽引。

圖2所示的第二種供電系統拓撲結構，該拓撲結構為全線配置24脈沖整流器和帶DC/DC變流器的儲能裝置，一方面儲能裝置需要設置非常大的容量，經濟性很差，另外若要實現系統調度，儲能裝置需要配置DC/DC變流器，不僅增加了系統成本，而且降低了系統效率。

圖3所示的第三種供電系統拓撲結構，該拓撲結構為全線配置2套雙向變流裝置，可以提高供電系統的節能率，將供電系統由被動式轉為主動式，是未來城軌交通牽引供電系統智能化的重要發展方向。但是，全線配置雙向變流裝置，無法解決客觀存在的空載環流問題，增加了線路損耗，同時影響供電系統穩定性，即便通過加入環流抑制算法以減緩環流的幅值，但無法消除，且直流文波較大。

發明內容

基于此，有必要針對傳統牽引供電系統存在的上述至少一個技術問題，提供一種軌道交通牽引供電系統及控制方法。

基于上述目的，本發明提供一種軌道交通牽引供電系統，包括：至少一個主變電所、通過交流環網與所述主變電所連接的N個牽引變電所；其中，

每個所述牽引變電所包括動力變壓器、雙向變流裝置、儲能裝置、交流斷路器、第一斷路器和第二斷路器；所述動力變壓器的高壓側通過交流斷路器與交流環網連接，低壓測與所述雙向變流裝置的交流側連接；所述雙向變流裝置的直流側通過所述第一斷路器與直流接觸網連接，并通過所述第二斷路器與所述儲能裝置連接。

優選地，所述軌道交通牽引供電系統，還包括：能量運控系統，所述能量運控系統的一端與公網連接，另一端與所述雙向變流裝置和儲能裝置連接。

優選地，所述交流斷路器與所述交流環網之間設置有交流隔離開關；所述第一斷路器與所述直流接觸網之間設置有直流隔離開關。

優選地，所述儲能裝置的存儲介質為超級電容、鋰電池和飛輪儲能中的任意一種。

優選地，所述雙向變流裝置為晶閘管或IGBT器件構成的四象限變流器。

優選地，所述軌道交通牽引供電系統包括兩個所述主變電所，兩個所述主變電所包括第一主變電所和第二主變電所，所述第一主變電所對應的所述交流環網和所述第二主變電所對應的所述交流環網設置有母聯開關。

此外，本發明還提供一種基于上述軌道交通牽引供電系統的控制方法，包括：