[发明专利]一种电气化铁路接触网直流融冰系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电气化铁路接触网直流融冰系统及其控制方法，涉及电气化铁路牵引供电技术领域。直流融冰系统包括AC/DC变流器、直流源、控制器；控制器根据实时电压、电流，以及气象数据、接触网覆冰情况，结合可再生能源消纳、平衡两牵引母线有功功率和无功功率为目标，在实现融冰的同时，保证牵引供电系统的电能质量。本发明在不改变原有牵引供电系统拓扑且不增加设备的情况下，满足直流融冰的需求；并且可以将可再生能源或者储能装置产生的能量应用于直流融冰系统。

技术领域

本发明属于电气化铁路技术领域，特别是涉及一种电气化铁路接触网直流融冰系统及其控制方法。

背景技术

电气化铁路是我国国民经济的重要设施，近年来，我国电气化铁路运营里程不断攀升。由于我国幅员辽阔，电气化铁路接触网会面临各种各样的恶劣环境，接触网覆冰是一种常见的自然灾害，会导致接触线、承力索、连接部件、绝缘子等折断，导致供电中断，影响机车运行，甚至导致受电弓损坏及机车运行事故。因此，研究用于电气化铁路接触网融冰技术具有重大意义。接触网融冰主要目的是融化接触线以及承力索的覆冰。

电气化铁路接触网除冰主要分为加热融冰和机械除冰两类。机械除冰是通过刮擦方式刮掉表面覆冰。加热融冰是利用焦耳热效应，对电气化铁路接触网进行电流加热导线进行除冰，是最有效的防除覆冰技术。加热融冰有交流融冰和直流融冰，直流融冰将覆冰线路作为负载，对其提供短路电流加热导线。直流融冰可以忽略线路阻抗中的感性分量，提高融冰效率，且融冰的直流电压可以调节，可以满足不同覆冰线路的电压需求。

目前，电气化铁路接触网加热融冰的方案主要包括：

1)基于静止无功发生器SVG的融冰装置，调节速度快，可以实现不同环境下的融冰需求，但所需容量大，设备成本高，增加匹配变压器降低SVG容量，降低了SVG成本但增加了变压器的成本；2)采用整流变压器与级联型整流单元输出得到单相直流电压为融冰提供热量，此种方案需要单独设置融冰装置，增加了额外成本；3)利用背靠背变流器两侧单相变流器的直流端口由并联改为串联，不用单独设置融冰装置，且直流融冰效率高，融冰直流电压/电流可控，但背靠背变流器容量大，结构复杂，成本高，不利于工程应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种电气化铁路接触网直流融冰系统及其控制方法，它不但能有效地解决接触网覆冰现象，并且可以将可再生能源和储能应用到融冰系统中。该融冰系统结构简单，易控制，成本低，利于工程应用。