[发明专利]一种车地一体多功能应急储能供电系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种车地一体多功能应急储能供电系统及其控制方法，包括两种控制方式：一种是车地协调与多车协调的车地一体化协调控制策略；另一种是与车地独立控制的车地分层控制策略；通过两种控制策略实现地面储能系统与车载储能系统的能量管理控制，完成车地一体牵引应急储能供电。本发明能够解决极端特殊线路情况下列车运行的稳定性与安全性问题以及牵引网网压波动过大的问题；能够实时分配车载储能与地面储能功率输出，确保列车安全高效运行，降低牵引网网压波动性，能够提供列车与牵引网在极端情况下的应急供电能力，保证列车与牵引网运行的稳定性与安全性。

技术领域

本发明属于列车供电技术领域，特别是涉及一种车地一体多功能应急储能供电系统及其控制方法。

背景技术

在面对偏远地区的铁路段，由于铁路营运环境恶劣，外部电网薄弱，维护困难，使得供电可靠性面临巨大挑战。例如川藏铁路就是存在上述问题。牵引网一旦出现故障，抢修时间较长，可能给乘客带来不安，甚至威胁到乘客的健康和生命安全，极端线路下应急保障供电当前极具挑战性的研究课题。

传统的列车应急电源系统只能处理列车在一般线路情况下的应急状况，在面对极端线路情况时已不适用。地面储能方面目前已有光伏与储能系统接入牵引网方案，可以提高新能源利用率，但无法提高牵引系统在极端线路下车辆应急能力，难以适应极端运行情况，目前国内外还未见关于提高列车与牵引网在恶劣环境下安全性与稳定性的车地一体牵引保障系统有关研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种车地一体多功能应急储能供电系统及其控制方法，能够解决极端特殊线路情况下列车运行的稳定性与安全性问题以及牵引网网压波动过大的问题；能够实时分配车载储能与地面储能功率输出，确保列车安全高效运行，降低牵引网网压波动性，能够提高列车与牵引网在极端情况下的应急供电能力，保证列车与牵引网运行的稳定性与安全性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种车地一体多功能应急储能供电控制方法，包括两种控制方式：一种是车地协调与多车协调的车地一体化协调控制策略；另一种是车地独立控制的车地分层控制策略；通过两种控制策略实现地面储能系统与车载储能系统的能量管理控制，完成车地一体应急储能供电；

通过上述两种控制策略：在牵引供电正常模式时，车地一体化的车载与地面储能为列车启动、爬坡、加速时提供峰值功率，制动时回收再生制动能量，同时稳定网压、改善电能质量；在列车过电分相或其它无电区时，车载储能为列车不间断供电，回收列车制动能量，利用地面储能维持牵引网网压；在牵引供电故障时，则车载与地面储能为列车提供应急牵引电量保障列车安全运行到最近安全站点，维持列车辅助系统运行，回收列车制动能量。

进一步的是，所述车地协调与多车协调的车地一体化协调控制策略包含第一车载储能系统控制策略、第一地面储能系统控制策略以及车车、车地通讯单元；

所述第一车载储能系统控制策略控制车载储能与列车以及牵引网之间的能量传输；所述第一地面储能系统控制策略根据当前供电区间车载储能的充放电功率、当前牵引负荷及牵引网压状态，控制地面储能系统的充放电功率；所述车车、车地通讯单元实现列车与列车间的通讯，列车与地面储能系统间的通讯。

进一步的是，所述车地协调与多车协调的车地一体化协调控制策略中第一车载储能系统控制策略包括步骤：

S101：判断列车运行位置，若列车处于过无电区状态，则进入S1011；若列车未处于过无电区状态，则进入S102；

S1011：通过接口单元将车载储能单元与列车牵引系统以及辅助系统连接，维持列车匀速运行并为列车辅助系统供电，此时车载储能系统输出功率P_BC＝P_nbsf，其中P_nbsf为列车过无电区时需求功率；转入S103；

S102：判断牵引网是否处于正常状态，若牵引网处于正常状态，则转入S1021，否则转入S1022；