[发明专利]一种柔性牵引供电系统的并网控制方法

说明书

本发明介绍了一种柔性牵引供电系统的并网控制方法，其包括如下步骤：步骤S1、保留既有牵引供电系统中其中一个既有牵引变压器的一条供电臂不变，另一条供电臂退出系统；步骤S2、供电单元其余变压器替换为柔性牵引变压器；步骤S3、以既有牵引变压器供电臂的输出电压信号作为同步信号，采集经过外加电抗以及牵引网阻抗后的输出电压，作为其余多个柔性牵引变压器的并网参考电压，进而实现并网运行；步骤S4、对柔性牵引变压器的输出进行控制，实现柔性牵引供电系统的稳定运行。本申请对处于不同运行工况下的供电系统以及各柔性牵引变电所，根据合理功率分配策略，调整出力情况，进而保证了系统安全、稳定、高效的运行，实现长距离贯通柔性牵引供电。

技术领域

本发明属于电路设计领域，具体涉及一种柔性牵引供电系统的并网控制方法。

背景技术

目前，我国既有铁路牵引供电系统广泛采用三相-两相供电模式，牵引变电所采用三相-两相牵引变压器降压后分两供电臂输出，为牵引网供电。但是由于两供电臂间、变电所之间电压相位、幅值和频率难以完全一致，因此两供电臂间、各变电所间必须设置电分相，采用分区供电。

为解决牵引供电系统的电能质量问题，减少甚至取消电分相装置，可采用以电力电子变换器为核心设备的柔性牵引供电系统，实现贯通式跨区供电，并解决既有供电系统的负序、无功、谐波等问题。但全柔性牵引变压器构成的系统改造难度大、周期长；而分区供电本身存在着难以解决的寄生问题，且对电力机车的速度和载荷能力有着严重的制约。在这种系统结构下，牵引供电系统与牵引网、牵引负荷之间存在有紧密的电磁耦合关系，因此牵引负荷的不平衡与冲击会通过牵引变电所反馈给三相电网侧，严重影响了三相电网的电能质量，而三相电网的电能质量又直接关系到牵引供电系统与牵引负荷的正常运行。传统供电模式下的这种强耦合关系严重降低了牵引供电系统的运行效率与质量，并加大了三相电网中电能质量的治理难度，同时也威胁着电力机车与牵引供电系统的安全、稳定、可靠运行。

中国专利CN113224762A公开了一种长距离贯通柔性牵引供电系统及其优化控制方法，所述长距离贯通柔性牵引供电系统包括多组供电子系统，多组所述供电子系统间为电分相连接，每组多数供电子系统包括三相电网、多个牵引变电所、多个断路器和牵引网，多个所述牵引变电所的输出端和多个所述断路器的输入端一一对应连接，且多个所述牵引变电所的输入端与所述三相电网连接，所述断路器的输出端连接所述牵引网，所述牵引网用于给列车供电。其所提供的长距离贯通柔性牵引供电系统及其优化控制方法，能够实现牵引网长距离通电，同时使得牵引变电所供电区域内的牵引网电压保持稳定。

中国专利CN110931222A公开了一种柔性牵引供电系统四绕组牵引变压器装置，变压器TM4包括四个绕组T1、T2、T3和T4；T1绕组作为变压器TM4高压侧采用三相△型联结，连接至牵引变电所35kV侧母线；T2绕组作为变压器TM4低压侧之一，采用三相Y型联结，连接至牵引变电所整流器装置RN原边；T3绕组作为变压器TM4低压侧之一，采用三相△型联结，连接至牵引变电所整流器装置RN原边；T4绕组作为变压器TM4低压侧之一，采用三相Y型联结，连接至牵引变电所双向变流器装置PCS原边。其能够实现城市轨道交通牵引供电系统使用一台变压器可同时为整流机组和双向变流器装置供电；可节省变压器设备投资，减小牵引所变压器占地面积。

虽然上述方案提供了供电系统优化方案，但是并没有完全解决牵引供电系统的电能质量问题，在保留既有牵引供电臂的柔性牵引供电系统实际应用中，柔性牵引变压器并网运行时，牵引网运行情况会对柔性牵引变压器产生影响，因各柔性牵引变电所的地理位置具有差异性，连接各变电所的线路阻抗不尽相同，从而会产生不同的线路压降导致各柔性牵引变压器之间产生不同程度的环流等一系列问题。

发明内容

为解决上述问题，以求实现一座或多座柔性牵引变压器跟踪传统牵引变压器的一个供电臂；进而实现各柔性牵引变电所间的能量优化调度，对处于不同运行工况下的供电系统、系统中的各柔性牵引变电所，根据合理功率分配策略调整出力情况，保证系统的安全、稳定以及高效运行，实现长距离贯通柔性牵引供电。