[发明专利]一种分区所双边供电牵引网穿越功率利用系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种分区所双边供电牵引网穿越功率利用系统及控制方法，涉及牵引供电系统电路设计领域。牵引网OCS由相邻两牵引变电所TSa和牵引变电所TSb实施双边供电，在牵引变电所TSa和牵引变电所TSb之间的分区所设置穿越功率利用装置SES和中央控制器CC，中央控制器CC实时获取牵引变电所TSa和牵引变电所TSb牵引母线电压和牵引馈线电流量信息，控制穿越功率利用装置SES对双边供电牵引网OCS穿越功率进行利用，使返回电网的穿越功率达到预设要求。本发明不改变电网对铁路供电结构情况下，对牵引网穿越功率加以利用，消除穿越功率计量带来的负面影响，使双边供电的优点得到充分发挥。

技术领域

本发明涉及牵引供电系统电路设计领域，特别涉及一种分区所双边供电牵引网穿越功率利用系统及控制方法。

背景技术

电气化铁路电分相是整个牵引供电系统中的薄弱环节，电分相的中性段形成无电区，造成供电中断，虽然中性段无电区一般只有几十米，但列车控制自动过分相的断电距离却达500米以上，严重制约列车良好运行，甚至上坡时造成列车坡停事故。电气化铁路双边供电可取消分区所处的电分相，消除此处无电区，保证列车的不间断供电，同时消除过分相隐患。双边供电具有供电可靠性高、网压水平好、供电能力大、功率损失小等优点。

通常情况下，双边供电牵引网与电网形成并联结构，当牵引网空载时，牵引网中有功率（电流）流过，对应的这个功率称为穿越功率（对应的电流称为均衡电流），此时，穿越功率从一侧的牵引变电所流入，从另一侧的牵引变电所流出，即穿越功率从电网流入牵引网的牵引变电所处于负荷（用电）状态，穿越功率从牵引网流入电网的牵引变电所处于发电状态。正因为双边供电改变了电网结构，实施双边供电首先要解决一些关键技术问题，主要是两个方面：一是电网和牵引网的继电保护问题，其中电网只要配备输电线路保护、牵引网配备分段保护等就能完备就解决，二是穿越功率的计量问题，如果穿越功率返回电网时返送反计，即按照发电对待，则用户没有经济损失，如果穿越功率返回电网时返送不计或正计，则造成用户经济损失，在这种情况下，就需要研究双边供电如何减少穿越功率，或者如何利用穿越功率，在正常发挥双边供电优势的同时，减少经济损失，提高用电效益。

目前，人们提出了一些减少穿越功率的方法。其一，通过对牵引变电所的牵引变压器次边串接电抗器降低均衡电流，如中国专利1《一种电气化铁路双边供电系统》（授权号：CN103552488B），其不足在于，所需的电抗器较大，需要调整列车的功率因数为超前。其二，通过调节双边供电相邻两牵引变电所输出电压，降低两者电压差，从而达到降低均衡电流的目的，如，中国专利2《一种电气化铁路双边供电方法》（授权号：CN110126682B）提出在牵引变电所增设电压补偿装置，利用晶闸管27级档位调节，实现电压相位补偿，减小双边供电的两牵引变电所输出电压差，中国专利3《一种用于柔性贯通双边供电系统的可调牵引变压器及穿越功率利用方法》（公布号：CN113077979A）通过调节可调变压器高、低压分接头使相邻两牵引变电所空载母线电压幅值差与相位差趋于零。该方法的难度在于变电所电压的实时调节，其效果直接影响穿越功率的控制效果。另一种称之为“准双边”供电的实现方法是：相邻两牵引变电同一供电区间的两供电臂（第一供电臂和第二供电臂）不直接连通，通过在两供电臂末端跨接功率交换装置（单相背靠背变流器），实现两供电臂之间功率传输，从而达到双边供电，如中国专利4《一种列车供电网络及其准双边供电的牵引供电系统》（公布号：CN111267675A）。显然，这种供电方式并非传统意义的双边供电，不能取消分区所处的电分相，且功率交换装置的功率应按线路列车通行能力来配置，造价昂贵。另外，功率交换装置无过载能力，可靠性差，往往通过容量冗余来间接提高过载能力。因此，这种“准双边”供电系统失去了双边供电的天然优势。中国专利5（公布号：CN111361463A）公开了交流牵引网柔性双边供电潮流控制系统，采用了与中国专利4相同的技术手段，不同之处在于，还在第一供电臂和第二供电臂末端跨接了另外一套阀组，与功率交换装置形成并联。当列车通过两供电臂交界处时，通过阀组抑制电弧产生。可见，减少或消除双边供电的穿越功率尚未有效的解决方案。

发明内容