[发明专利]一种电气化铁路同相供变电系统

说明书

本发明公开了一种电气化铁路同相供变电系统，涉及交流电气化铁路供电技术领域。所述同相供变电系统包括n个牵引变电所、单相高压输电线以及牵引网，其中，所述第一牵引变电所包括三相高压母线、与所述三相高压母线连接的第一主变压器和与所述三相高压母线连接的负序补偿装置；所述第二牵引变电所到第n个牵引变电所均分别与所述单相高压输电线和牵引网连接。所述负序补偿装置安装于所述第一牵引变电所内，且包括三相补偿变压器、三相无功补偿装置和测控单元；所述负序补偿装置通过其三相无功补偿装置产生负序潮流，不改变整个系统的有功潮流；同时利用高压输电线输送功率大、输送距离长的优势，大大延长无分相贯通的电气化铁路供电里程。

技术领域

本发明涉及交流电气化铁路供电技术领域，尤其涉及高压、长距离同相供变电技术。

背景技术

电气化铁道普遍采用由公用电力系统供电的单相工频交流制，为使单相的牵引负荷在三相电力系统中尽可能平衡分配，电气化铁道往往采用轮换相序、分相分区供电的方案。分相分区处的相邻供电区之间用分相绝缘器隔离，形成电分相，简称分相。电分相环节是整个牵引供电系统中最薄弱的环节，列车过分相成为了高速铁路乃至整个电气化铁路牵引供电的瓶颈。

理论和实践表明在牵引变电所采用单相牵引变压器或组合式同相供电技术可以取消其出口处的电分相，在分区所采用双边连通技术可以取消该处的电分相，从而消除供电瓶颈，提高铁路供电能力和运输能力。其中，牵引变电所采用单相牵引变压器或组合式同相供电技术取消其出口处的电分相的技术已经得到成功应用，效果甚好，而分区所的双边连通类似于电网的合环运行，其应用受到电网条件的制约，比如电网输电线与牵引网形成并联关系且电压等级较为接近，会出现牵引网中的穿越功率(均衡电流)较大的问题，加之缺乏相关标准，影响双边供电(合环)的实施，但有一种供电结构不产生穿越功率，这就是辐射式结构供电方式，即电网的同一变电站的分段母线分别给多个牵引变电所进行供电，换言之，在网络图论上形成树形供电：该变电站是树根，各个牵引变电所是叶。此时，在牵引变电所采用单相牵引变压器或组合式同相供电技术取消其出口处的电分相，在分区所采用双边连通技术而取消该处的电分相，就不会在牵引网中造成穿越功率，从而创造电网与铁路双赢的局面。

在此，我们称电网同一变电站以辐射式结构给多个牵引变电所供电的这些牵引变电所为牵引变电所群。进行贯通式同相供电的、最优化的牵引变电所群这样构成：牵引变电所群原边均由同一变电站的分段母线供电，群中最多1个牵引变电所为负序补偿变电所，其余为单相变电所，群内所有单相牵引母线的电压相别相同。

为此，发明人提出了“一种牵引变电所群的负序集中补偿控制系统及其控制方法(申请号：2018106212100)”，其核心是负序补偿变电所的负序补偿装置ADA将牵引变电所群中非负序补偿变电所的有功功率调节过来，通过改变牵引变电所群的有功潮流来实现负序的集中补偿，使负序达标。研究发现，当牵引变电所群规模越大，需要改变的有功潮流的规模就越大，电气距离就越长，技术难度就越大，网损的经济指标就越差，甚至不能实现；同时，由于电网同一变电站以辐射式结构给多个牵引变电所供电，会受到辐射式高压输电线长度和投资的限值，使得牵引变电所群的数量受到制约，也就使得在分区所采用双边连通技术而取消该处的电分相的电气化铁路里程受到限制。

本发明可以大大延长无分相贯通的电气化铁路供电里程，且不改变牵引变电所群的有功潮流，通过无功潮流控制来解决牵引变电所群的负序集中补偿的技术问题，使负序治理达到国家标准。

发明内容

本发明目的是提供一种电气化铁路同相供变电系统，不仅能有效地解决无分相贯通的电气化铁路供电里程短的技术问题，还能有效地解决同相供变电系统产生的负序集中进行实时补偿的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案具体如下：