[发明专利]一种电气化铁路交直流储能供电系统及能量控制方法

说明书

本发明公开了一种电气化铁路交直流储能供电系统及能量控制方法，涉及电气化铁路牵引供电技术领域。牵引‑控制变压器的次边共有三组绕组，其中第一次边绕组ab为交流牵引端口，第二次边绕组a1b1中的b1端子与第三次边绕组b2c中的b2端子相连接；第二次边绕组a1b1与第三次边绕组b2c电压大小相等，第二、第三次边绕组中的a1端子和c端子构成第一变流端口，第三次边绕组b2c为第二变流端口，第二次边绕组a1b1为第三变流端口，第一变流器的交流侧与第一变流端口相连，第二变流器的交流侧与第二变流端口相连，第三变流器的交流侧与第三变流端口相连，第一变流器、第二变流器以及第三变流器的直流侧相互并联且与储能器并接。

技术领域

本发明涉及电气化铁路牵引供电技术领域，特别涉及一种交直流储能牵引供电技术。

背景技术

目前，电气化铁路所采用的供电制式为工频单相交流制，现代地铁、轻轨等城市轨道交通大多采用直流制。随着电气化铁路和城市轨道交通网络进一步扩大和完善，不可避免地会出现交流牵引供电系统和直流牵引供电系统在某一交通枢纽并存的情况。传统的两者独立的供电制式已无法满足一体化需求，交直流双制式牵引变电所方案可用于在交流电力牵引车辆与直流城轨牵引车辆过渡的地段，也可用于对部分铁路现有牵引变电所的多制式进行供电改造。该方案能避免大量的重复建设和资源浪费，降低建造成本的同时还能减小负序功率。再者机车车辆制造企业需要满足不同类型电气化轨道车辆的市场需求，建设交直流牵引供电系统，能降低投资成本，使其更加高效、经济的运行。

新型动车组/电力机车在制动过程中优先采用再生制动方式，产生了大量的再生制动功率，若能对其进行合理利用，可有效降低铁路的耗电量。对于使用储能系统实现负荷的再生利用，现有研究主要集中在电网领域，其通过控制储能的充放电降低用电成本。因此本发明提供了一种电气化铁路交直流储能供电系统及能量控制策略。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路交直流储能供电系统及能量控制方法，它能够兼容直流和交流供电，并且储能系统在对再生制动功率回收利用的同时还能够使得负序达到国标要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电气化铁路交直流储能供电系统，包括电网提供的三相高压母线HB、牵引-控制变压器TCT、储能系统ESS、测控装置MCS；牵引-控制变压器TCT的原边两绕组设有第一原边绕组AB和第二原边绕组BC，它们分别接入三相高压母线HB的两个不同线电压；牵引-控制变压器TCT的次边共有三组绕组，记为第一次边绕组ab、第二次边绕组a1b1和第三次边绕组b2c；第一次边绕组ab为交流牵引端口，第二次边绕组a1b1中的b1端子与第三次边绕组b2c中的b2端子相连接；第二次边绕组a1b1与第三次边绕组b2c的电压相等，第二次边绕组中的a1端子和第三次边绕组c端子构成第一变流端口，第三次边绕组b2c为第二变流端口，第二次边绕组a1b1为第三变流端口；储能系统ESS中，第一变流器CON1的交流侧与第一变流端口相连，第二变流器CON2的交流侧与第二变流端口相连，第三变流器CON3的交流侧与第三变流端口相连；第一变流器CON1、第二变流器CON2以及第三变流器CON3的直流侧相互并联且与储能器ESD并接；交流牵引端口的一端串接电流互感器CT后接入接触线T，另一端并接电压互感器PT后接入钢轨R；直流牵引端口的一端串接分流器RW后接入接触线T，另一端并接电压变送器VD后接入钢轨R；所述测控系统MCS中控制器CD的信号输入端分别与电压互感器PT、电压变送器VD、电流互感器CT、分流器RW和储能器状态监控器的信号输出端相连，控制器CD的信号输出端与储能系统ESS的控制端相连。

牵引-控制变压器TCT的ab端口为交流机车负荷提供功率，储能系统ESS中第一变流器CON1、第二变流器CON2、第三变流器CON3的直流侧与储能器ESD并接于直流牵引端口，为直流机车负荷提供所需功率的同时还储存多余的再生制动功率实现削峰填谷。