[发明专利]一种电气化铁路同相储能供电构造及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电气化铁路同相储能供电构造及其控制方法。该同相储能供电构造包括三相牵引变压器、三相匹配变压器、多个储能补偿装置和协调控制装置，三相牵引变压器原边与三相电力系统连接，其次边端子与牵引负荷连接；三相匹配变压器原边与三相牵引变压器的次边连接；多个储能补偿装置的交流端分别与三相匹配变压器次边连接；协调控制装置的输入端分别接入负荷馈线电流互感器二次侧和负荷母线电压互感器二次侧，其双向信号端口分别与多个储能补偿装置双向信号端口连接。还公开了控制方法。因此，本发明具有实施同相和储能功能，不仅优化电气化铁路牵引变电所经济节能运行，达到牵引负荷消峰，降低运行费用，有效利用列车再生制动能量。

技术领域

本发明涉及电气化铁路供电技术领域。

背景技术

列车在制动过程中会产生很大的再生制动能量，同相供电技术取消了牵引变电所处的电分相，延长了供电臂长度，有利于再生制动能量的利用。然而，当供电臂中总的再生制动能量大于牵引能量时，再生制动能量不能被完全利用，或者行车密度低，同一供电臂中牵引和再生制动工况的列车无法同时出现时，再生制动能量也无法利用。

电气化铁路牵引负荷波动剧烈，功率瞬时最大值达到平均值的5-10倍，牵引变压器普遍存在负载率低，导致牵引供电系统设备利用效率低，运行成本高。削峰填谷作为电力负荷重要的管理措施，可以缓和牵引负荷波动，缓解峰值功率对系统和设备带来的压力。储能装置具有能量转移功能，即在负荷高峰时放电，在负荷低谷时充电。利用储能装置削峰填谷的特点，有利于提高变电设备利用率，节省设备扩容、更新费用，降低牵引供电成本。同时，牵引负荷功率峰值时段，电压不平衡度(负序电流)表现最大，通过储能装置“削峰”平衡负荷，可实现降低电压不平衡度(负序电流)，改善负序效果。

倡导构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系，鼓励推动能源生产和利用方式变革，为当前电气化铁路储能技术应用提供了政策支持。

基于以上因素，为进一步优化电气化铁路牵引变电所经济节能运行，提出一种电气化铁路同相储能供电构造及控制方法。本课题组于2017年7月5日申请了专利《一种电气化铁路储能同相供电装置及其控制方法》(申请公布号：CN107104444A)，公开了一种电气化铁路储能同相供电装置，采用了单相背靠背变流器和储能器构造，并公布了其削峰填谷实时控制策略和负序控制策略。本发明基于三相交-直变流器、DC/DC变换器和储能器，构造上存在本质区别，并采用了分类分组结构，便于按需扩展。控制方法上，本发明提出按功能区间分类进行充放电控制和电能质量补偿控制，有利于提高再生制动能量利用率和储能装置容量利用率。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路同相储能供电构造及其控制方法，它能有效地解决牵引负荷消峰和列车再生制动能量利用的技术问题。

为了实现本发明所要解决的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电气化铁路的同相储能供电构造，所述同相储能供电构造包括：

三相牵引变压器TT，用于将三相电力系统的线电压变送到牵引母线，所述三相牵引变压器TT原边与三相电力系统连接，其次边的任意两端子与牵引负荷TL连接；

三相匹配变压器MT，用于储能补偿装置的电压匹配与电气隔离，所述三相匹配变压器MT原边与所述三相牵引变压器TT的次边连接；

储能补偿装置，用于实时充放电和/或电能质量补偿，所述储能补偿装置为第一组储能补偿装置EC₁、第二组储能补偿装置EC₂、……及第n组储能补偿装置EC_n且n为正整数，所述第一组储能补偿装置EC₁、第二组储能补偿装置EC₂、……及第n组储能补偿装置EC_n的交流端分别与所述三相匹配变压器MT次边连接；