[发明专利]一种车网谐振地面综合治理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能治理装置，具体涉及一种应用于轨道交通电气化领域的车网谐振地面综合治理系统。

背景技术

近年来，我国电气化铁道建设进入了高速发展阶段，新型大功率交直交（AC-DC-AC）电力机车逐步成为了我国电气化铁道的主力车型。然而，既有线路上仍存在着大量的传统型交直（AC-DC）电力机车，这导致我国电气化铁道普遍存在各类车型混跑的现状，尤其是铁路局各编组站和枢纽站更为明显。因此，良好的牵引供电网与电力机车的系统匹配，是列车安全可靠、高效运行的关键因素。

传统型交直电力机车采用半控桥式整流，其通过控制晶闸管的导通角来实现机车出力的调节，其功率因数低，谐波特性主要集中在3、5、7等次。随着铁路大提速以及客运专线的快速建设，新型交直交电力机车在我国大量采用。新型交直交电力机车功率因数较高，注入系统的谐波电流较小，但其交流网侧高频带出现大量的30～50次和在100～120次等高次谐波，特别是机车启动、爬坡、制动等调节过程中谐波含量显著增大，注入系统的谐波电流次数相应提高。加之我国各类车型混跑的情况，使得牵引供电系统中谐波含量丰富，谐波频带分布广泛，这种情况大大增加了系统产生谐波谐振的可能性。当系统发生谐波谐振时，会形成较大的过电压和过电流，频繁出现直流电力机车RC回路烧损、二次继电保护设备和计量仪表的绝缘损坏、继电保护设备误动作。同时，还会导致氧化锌避雷器损坏，牵引变电所交直流充电模板屏烧毁等现象，严重影响了铁路的正常运行。

目前，国外铁路由于运力需求不是非常紧迫或交直流机车不混跑、或单一牵引网的机车密集度不高，车网谐振问题未凸显现或不显著，技术研究基本体现在谐振仿真模型。国内研究工作开展相对较晚，主要集中在谐波分析的算法、电力系统谐波的建模、谐波的危害及影响。在工程实践中，有提出优化行车调度，交流机车分散使用的方案，其缺点是实施难度大，并减弱线路运输运力。又如修改交流机车控制软件、改变牵引供电系统阻抗潮流分布、变压器原边绕组出线使用磁珠、改变直流机车RC绕组的参数和耐热系数等方法，但均因改造工程量巨大，可操作性低等，导致车网谐振问题现象持续且无法有效的治理。

在现有技术中，与本发明有关的文献主要有山东雷奇电器有限公司于2009年01月16日申请，并于2009年10月28日公告，公告号为CN201336573Y的中国实用新型专利《牵引网谐振抑制装置》。如附图1所示，该实用新型专利主要包括变压器及牵引变压器输出侧的两组牵引供电臂，每组牵引供电臂上电连接电流互感器，每组牵引供电臂上设置有若干并联的滤波器。控制器通过实时检测电网中的电流互感器的电压值和电流互感器二次侧的电流值，从而根据设定的参数控制滤波支路的投切组数，从而避免系统谐振点。该专利采用互感器改变系统谐振点，采用接触器实现滤波支路投切，但只能滤除固定次系统谐波，且易造成系统过补。

因此，提出一种新的车网谐振地面综合治理系统，适应于我国电气化铁道普遍存在交直型和交直交型电力机车各车型混跑的现状，解决各路普遍存在因车网谐振导致直流电力机车RC回路烧损的技术缺陷，实现综合治理系统功能集中化成为当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种车网谐振地面综合治理系统，该系统针对我国电气化铁道普遍存在交直型和交直交型电力机车各车型混跑特殊性，能够解决各路普遍存在因车网谐振导致直流电力机车RC回路烧损的技术缺陷，实现综合治理系统功能集中化，安装方式灵活，同时还具有可靠性高、通用性强、改造成本低的特点。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种车网谐振地面综合治理系统的技术实现方案，一种车网谐振地面综合治理系统，包括：高压有源滤波器、高通滤波器和车网谐振地面控制单元。高压有源滤波器通过升压变压器连接在牵引供电母线上，高压有源滤波器滤除12次以下谐波，同时进行无功动态补偿。高通滤波器直挂在牵引供电母线上，高通滤波器用于滤除13次以上高次谐波。车网谐振地面控制单元分别与高压有源滤波器和高通滤波器相连，车网谐振地面控制单元分别对高压有源滤波器和高通滤波器进行动态实时控制。

作为本发明一种车网谐振地面综合治理系统技术方案的进一步改进，高压有源滤波器进一步包括n重的预充电单元和与之对应的n重逆变功率单元，n≥1。升压变压器的二次侧采用多重化结构，预充电单元连接在升压变压器的二次侧，预充电单元与逆变功率单元相连。