[发明专利]一种电气化铁路牵引应急保障供电系统及控制方法

权利要求书

1.一种电气化铁路牵引应急保障供电系统，其特征在于，包括分相牵引供电系统（1）和能量路由转换系统（2）；

所述分相牵引供电系统（1）包括多段牵引变电所TS；各牵引变电所TS均采用轮换相序接线方法，原边分别从三相公用电网（11）取电，副边分别与由变压所电分相（15）分割的独立供电臂（17）连接，以为牵引负荷供能；牵引负荷为采用了带车载应急电源（20）的列车（19）；相邻牵引变电所TS之间设置有分区所电分相（16）；

所述能量路由转换系统（2）包括多组所内能量转换装置TSS-PTD模块化单元和多组所间能量转换装置NZ-PTD模块化单元，在每个所述牵引变电所TS处均跨接设置有所内能量转换装置TSS-PTD模块化单元，在相邻所述牵引变电所TS之间的分区所电分相处跨接设置有所述所间能量转换装置NZ-PTD模块化单元，所述所内能量转换装置TSS-PTD模块化单元和所间能量转换装置NZ-PTD模块化单元均通过信号塔（26）及通信通道（27）由中央控制器（28）进行统一能量管理及协调控制；

所述所内能量转换装置TSS-PTD模块化单元包括背靠背光伏储能发电模块BTB-PV/ESS（21），此模块优先建设于外部电网薄弱且具备光伏建设条件的牵引变电所；或者，所述所内能量转换装置TSS-PTD模块化单元包括背靠背储能模块BTB-ESS（23），此模块优先建设于含有长大坡道的区段；此外，背靠背光伏储能发电模块BTB-PV/ESS（21）与背靠背储能模块BTB-ESS（23）均设置有车载应急电源充电点OSCP，用于为列车（19）上有电能消耗的车载应急电源进行快速充电，充分保证列车在紧急情况下的供电可靠性；

所述所间能量转换装置NZ-PTD模块化单元包括中性区功率转换模块BTBC（22），此模块适用于长大隧道及常规区段；

所述牵引变电所TS、所内能量转换装置TSS-PTD模块化单元和所间能量转换装置NZ-PTD模块化单元，三者组合式或独立地向供电臂供电；

所述中性区功率转换模块BTBC（22）包括第二单相降压变压器一（221）、第二单相降压变压器二（222）和第二背靠背变流器（223），所述第二背靠背变流器（223）中两侧的第二单相四象限变流器一（2231）和第二单相四象限变流器二（2232）的交流侧分别与第二单相降压变压器一（221）和第二单相降压变压器二（222）副边连接，直流侧均连接至第二直流支撑电容（2233）两端，共同维持直流母线电压的稳定；所述的第二单相降压变压器一（221）和第二单相降压变压器二（222）原边分别跨接于对应的分区所供电臂与钢轨（18）之间；

所述中性区功率转换模块BTBC（22）的典型能量传输路径主要包括相邻牵引相相间能量转移路径T1_d。

2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路牵引应急保障供电系统，其特征在于，所述背靠背光伏储能发电模块BTB-PV/ESS（21）包括第一单相降压变压器一（211）、第一单相降压变压器二（212）、第一背靠背变流器（213）、光伏发电单元（214）和第一储能单元（215）；其中，所述光伏发电单元（214）中，光伏阵列（2142）输出端与单向DC/DC变流器（2141）输入端相连，以实现升压及最大功率点跟踪功能；所述第一储能单元（215）中的双向DC/DC变流器（2151）输出端与单向DC/DC变流器（2141）输出端相并联，且共同连接于第一背靠背变流器（213）中的公用第一直流支撑电容（2133）两端；所述第一储能单元（215）中的双向DC/DC变流器（2151）输入端与第一储能介质（2152）相连，以回收利用无法完全消纳的光伏电能及机车再生制动电能；所述第一背靠背变流器（213）中，两侧的第一单相四象限变流器一（2131）和第一单相四象限变流器二（2132）的交流侧分别与第一单相降压变压器一（211）和第一单相降压变压器二（212）副边连接，直流侧均连接至第一直流支撑电容（2133）两端，共同维持直流母线电压的稳定；所述的第一单相降压变压器一（211）和第一单相降压变压器二（212）原边分别跨接于对应的牵引变电所供电臂与钢轨（18）之间；

所述背靠背光伏储能发电模块BTB-PV/ESS（21）的典型能量传输路径包括相邻牵引相相间能量转移路径P1_d、光伏电能消耗路径P2和P3、光伏电能存储路径P4、储能介质电能释放/存储路径P5_d和P6_d。