[发明专利]一种基于SCOTT接线的电气化铁路同相供电系统

说明书

本发明公开了一种基于SCOTT接线的电气化铁路同相供电系统，涉及交流电气化铁路供电技术领域。该同相供电系统包括三相高压母线、SCOTT平衡变压器、补偿变压器和三相补偿装置、协调控制单元；其中，所述SCOTT平衡变压器的原边与所述三相高压母线的A相、B相、C相连接，SCOTT平衡变压器的次边分别与所述补偿变压器和所述三相补偿装置连接；所述补偿变压器与所述三相补偿装置连接，所述协调控制单元与所述三相补偿装置的次边连接。因此，本发明不仅能实现铁路全线同相供电且取消电分相，还有效地实现电气化铁路同相供电的技术经济最优化，同时，能够解决电气化铁路电力机车负荷造成的以三相系统负序为主的电能质量问题。

技术领域

本发明涉及交流电气化铁路供电领域，尤其涉及一种基于SCOTT接线的电气化铁路同相供电系统。

背景技术

我国电气化铁道普遍采用单相工频交流制，为使单相的牵引负荷在三相电力系统中尽可能平衡，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间便形成分相绝缘器，称为电分相或分相。为防止电力机车带电通过电分相因燃弧而烧坏接触网悬挂部件，甚至导致相间短路等事故，随着列车速度的不断升高，在司机无法手动进行退级、关辅助机组、断主断路器、靠列车惯性驶过中性段、再合主断路器、合辅助机组、进级恢复牵引功率来完成过分相的情况下，采用了自动过分相技术，主要有地面开关自动切换过分相、车载自动过分相以及柱上自动过分相等几种，但仍存在开关切换中列车通过电分相的暂态电气过程，易产生较大的操作过电压或过电流，造成牵引网与车载设备烧损等事故，影响供电可靠性和列车安全运行。因此，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。

高速和重载铁路已广泛采用基于IGBT、IGCT等全控性器件的大功率交-直-交型电力机车或动车组，其核心是多组四象限PWM控制和多重化控制的牵引变流器，在实际运行中谐波含量小，功率因数接近1，但交-直-交型电力机车或动车组牵引功率大，如大编组运行的单车高速动车组其额定功率达25MW(相当普速铁路5列车)，这些大量开行的大功率单相负荷对三相电网造成的日益严重的以三相电压不平衡度(负序)为主的电能质量问题不能不受到重视。

理论和实践表明采用同相供电技术可以在取消牵引变电所出口处电分相、消除供电瓶颈的同时，还能有效治理负序电流、达到以三相电压不平衡度(负序)限值为主的电能质量要求，有利于促进电力与铁路的和谐发展。

发明内容

本发明目的是提供了一种基于SCOTT接线的电气化铁路同相供电系统，不仅能实现铁路全线同相供电且取消电分相，还有效地实现电气化铁路同相供电的技术经济最优化，同时，能够解决电气化铁路电力机车负荷造成的以三相系统负序为主的电能质量问题。

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：

一种基于SCOTT接线的电气化铁路同相供电系统，所述同相供电系统包括用于提供同相供电系统的电力系统的三相高压母线、用于将电力系统的线电压变送至牵引母线和补偿并治理电力机车负载带来的负序功率及三相电网不平衡的SCOTT平衡变压器、用于补偿并治理电力机车负载带来的负序功率和三相电网不平衡的补偿变压器和三相补偿装置、用于计算牵引母线的负序功率并向所述三相补偿装置传输信息的协调控制单元；其中，所述SCOTT平衡变压器的原边与所述三相高压母线的A相、B相、C相连接，SCOTT平衡变压器的次边分别与所述补偿变压器和所述三相补偿装置连接；所述补偿变压器与所述三相补偿装置连接，所述协调控制单元与所述三相补偿装置的次边连接。

优选地，所述SCOTT平衡变压器的次边M座与所述补偿变压器的原边连接，所述SCOTT平衡变压器的次边T座与所述三相补偿装置的W相、V相连接，所述补偿变压器的次边与所述三相补偿装置的V相、U相连接。

优选地，所述三相补偿装置包括第一补偿单元、第二补偿单元、……、以及第N补偿单元；所述第一补偿单元、第二补偿单元、……、以及第N补偿单元相互并联。