[发明专利]一种电气化铁路冲击性负荷治理装置

说明书

本发明属于柔性输变电技术领域，具体涉及一种电气化铁路冲击性负荷治理装置。装置包括测量模块(1)、切换控制模块(2)、冲击负荷治理模块(3)、备用模块(4)、消谐模块(5)，采用串联方式接入牵引线路中，消除三相不平衡及谐波的影响，将冲击性负荷变为均匀负荷，有效改善牵引负荷的电能质量及牵引系统的潮流分布，缩减投资，减小电能损耗。

技术领域

本发明属于柔性输变电技术领域，具体涉及一种电气化铁路冲击性负荷治理装置。

背景技术

在我国高速铁路蓬勃发展的当下，用电设备的供电质量也需要更高的水平，这就需要牵引供电系统的电能质量更进一步，在进行相应电能质量标准转变的前提下完成从一般铁路到高速电气化铁路的转变。高速铁路建设最重要的是运行的安全和可靠，而其中最为关键的就是牵引供电系统，高铁的安全高速运行与之密不可分。众所周知，我国的电气化铁路采用的是单相工频交流制式，牵引供电系统的外部电源均取自国家电网，牵引变电所的高压侧直接接入110kV或者220kV的高压系统，因此，电气化铁路作为一个非线性、不对称的特殊电力用户，电力机车在运行的情况下会引起一系列的电能质量问题，随着电气化铁路的逐步发展，主要以无功、负序、谐波和线损问题较为明显。尤其是高铁有别于普通列车的最显著的地方在于车辆密，导致冲击性负荷频繁，为提供电网稳定和供电可靠性，投资建设电压等级更高、容量更大牵引变电站和输电线路；但是牵引线路和变电站的负载率低、平均电量很少，造成巨大的成本投资，因此亟需改善铁路冲击性牵引负荷的影响，以实现缩减投资、降低能耗、减少碳排放的可持续发展目标。

与现有牵引系统相比，本发明消除了三相不平衡和谐波的影响，将冲击性负荷变为均匀负荷，有效改善牵引负荷的电能质量及牵引系统的潮流分布，减小电能损耗，实现低碳环保的可持续发展目标。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种电气化铁路冲击性负荷治理装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电气化铁路冲击性负荷治理装置，其特征在于，包括测量模块(1)、切换控制模块(2)、冲击负荷治理模块(3)、备用模块(4)、消谐模块(5)，采用串联方式接入牵引线路中，输入端连接电网侧三相输电线路(6)，输出端连接牵引变电站供电臂(7)。

优选地，所述的冲击负荷治理模块(3)分为充电回路和放电回路，包括冲击负荷治理回路开关(8)、整流器(9)、直流充电线路(10)、储能装置(11)、直流放电线路(12)、逆变器(13)、逆变交流线路(14)、单相调压变压器(15)依次连接组成，冲击负荷治理回路开关(8)连接电网侧三相输电线路(6)，单相调压变压器(10)副边连接牵引变电站供电臂(3)。

优选地，所述的充电回路将三相线路由牵引变电站输电线路的三相交流电经整流器(9)整流为直流电，通过直流充电线路(10)将电能储存在储能装置(11)。

优选地，所述的放电回路将储能装置(11)通过直流放电线路(12)接入逆变器(13)，再由逆变器将直流电变成单相交流电，最终经单相调压变压器(15)升压到满足机车运行电压等级的电压接入牵引变电站供电臂(7)。

优选地，所述的冲击负荷治理回路开关(8)在冲击负荷治理模块(3)正常运行时处于闭合状态，故障时断开。

优选地，所述的整流器(9)将电网侧的三相交流电整定为直流电，通过直流充电线路(10)，以稳定的功率对储能装置(11)充电，整流器(9)额定功率P_z大于牵引变电站供电臂(7)平均负荷P_avg。