[发明专利]一种基于牵引网的轨道交通供电系统

说明书

本发明涉及一种轨道交通供电系统，至少包括外部电源、变流所和牵引网，外部电源可以是高压电网或和风能发电或和太阳能发电等孤岛电源，外部电源经变流所通过馈线与牵引网相连，在牵引网上并入储能电站，列车的牵引电力从牵引网获得；变流所之间不设环网供电网络，全线牵引负荷供电仅由牵引网提供，动力照明负荷供电在没有外部电源引入的地方也由牵引网经变流器或经储能电站提供；上下行牵引网既可以独立组成双回路电源，亦可以组成并联电路。本发明提出的供电系统，取消中压环网结构层，降低实时供电模式装机容量，以及将车载储能电池变为地面储能电站，从而实现降低建设、运营成本，提高运营可靠性，兼容风能、光伏能等新能源电源。

技术领域

本发明涉及一种轨道交通工程领域的牵引网（接触轨或接触网）、全线牵引负荷和动力照明负荷供电的系统。

背景技术

目前，城市轨道交通工程供电系统为实现向全线牵引负荷和动力照明负荷供电，沿线均设有中压网络（俗称环网）系统和牵引网系统二层网络，环网实现将主变电所或开闭所的交流电输送到沿线各个牵引变电所或降压变电所的功能，牵引网实现将牵引变电所整流后的直流电输送到线路上供机车取流的功能。采用双层供电网络输送电虽然能满足轨道交通工程供电的要求，但造价高，特别是对中小城市建设中底运量的轨道交通（如跨座式单轨、悬挂式单轨、中低速磁浮、有轨电车等）不经济。

现有轨道交通工程供电系统均采用实时供电模式，主变电所或开闭所容量按满足系统规模高峰时段负荷进行设计，装机容量大，投资大；平峰时段以及夜间列车停运期间，利用率低，能耗大。同时，装机容量大加重运营期间的容量电费开销。

再有一些轨道交通工程采用车载储能电池作为牵引动力电源，电池增加了车辆重量，降低了车辆的有效荷载，也增加了梁体荷载要求，同时电池寿命本身有限，导致建设成本增加；再有为保持一天的运营要求沿途车站需设置充电设备频繁充电，充电设备价值本身也不菲，当站间距大时车载储能电池的电能和停站补充的电能难以满足运营的要求。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提出一种采用牵引网为骨干网络对全线牵引负荷和动力照明负荷供电的系统，取消双层网络结构，降低实时供电模式装机容量，以及将车载储能电池变为地面电池储能电站，从而实现降低建设、运营成本，提高系统运营可靠性，兼容风能、光伏能等新能源电源，达到优化轨道交通工程供电系统的目的。

本发明的技术方案是：

一种轨道交通供电系统，至少包括外部电源、变流所和牵引网，外部电源可以是高压电网或和风能发电或和太阳能发电等孤岛电源，外部电源经变流所通过馈线与牵引网相连，列车的牵引电力从牵引网获得，牵引网上的电力为直流；变流所之间不设环网供电网络，全线牵引负荷供电仅由牵引网提供，动力照明负荷供电在没有外部电源引入的地方也由牵引网经变流器提供。

优先地，在牵引网上并入储能电站（包括电池储能、超导储能、超级电容器储能、飞轮储能等），储能电站可以通过双向变流器向牵引网接收和释放电能，列车的电制动能量可以通过储能电站吸收或部分吸收。

优先地，储能电站是电池储能电站，电池储能电站包含双向变流器、电池储能单元、逆变器等，电池储能单元通过双向变流器向牵引网接收和释放电能，列车的电制动能量可以通过电池储能电站吸收或部分吸收。

优先地，动力照明负荷供电在没有外部电源引入的地方也由牵引网经储能电站提供。

优先地，轨道交通线路上下行的牵引网分别由变流所或和储能电站提供电力，上下行牵引网既可以独立组成双回路电源，亦可以组成并联电路。

优先地，轨道交通线路上下行牵引网为基本供电网络，全线划分为若干独立供电分区，每个供电分区至少设一座引入两回独立外部电源的变流所或和储能电站，分别通过馈线与上下行牵引网相连。