[发明专利]铁路贯通同相供电改造的多源互联牵引供电系统和方法

说明书

本发明公开了铁路贯通同相供电改造的多源互联牵引供电系统和方法，包括变电所、反馈牵引变压器、分段三相交流线路、牵引网母线、跨段电压器和可变分相器；不需要对既有线路的整体结构，特别是电力线路的布局进行改造，基于跨段电压器的控制信号，对后段牵引网的电压峰值和相位进行调整，减少后段与前段的电压差，避免跨段电压峰值或相位存在差异引发相位电弧，烧伤或烧毁电弓，也可以避免供电网络的波动；对牵引变压器进行控制，基于控制结果实时进行反馈，形成闭环控制，具有较高的自主向和适应性；本发明仅针对相邻两段牵引网进行调节，而无需使整条线路的电压和相位保持一致，降低了调节难度，提高了保持同相的稳定性。

技术领域

本发明涉及电气化铁路供电系统的技术领域，具体来说，涉及一种铁路贯通同相供电改造的多源互联牵引供电系统和方法。

背景技术

目前，包括中国在内的世界大多数国家的铁路牵引供电系统，均采用工频单相单边供电制式，我国电气化铁路牵引网是从当地电业局的110kV/220kV取电，由牵引变压器转换成单相工频27.5kV交流电供电，为缓解单相牵引负荷对外部电力系统带来的不平衡影响，相邻的牵引变电站采取相序轮换方式接入外部电力系统。由于牵引变压输输出的二相中压交流电源相位不一致，因此牵引变压器输出两相之间需要加入电分相以实现机车换相运行，同时两变电站之间也需要加入分区所电分相。由于电分相会导致无电区的出现，会严重影响列车的运行速度和牵引力，同时过分电相还会产生过电压甚至烧毁电网。

为解决列车经过电分相时可能出现的问题，技术人员提出了同相供电方案，例如，CN109494731A公开了一种交流电气化铁路贯通式同相供电系统，具体公开了在牵引变压器之后设置两个变流器，并将两个变流器的的端子连通，使中压三相电网不存在负序分量和零序分量，保证了三相电网的平衡；CN110126682A公开了一种电气化铁路双边供电方法，具体公开了在牵引变电所处设置了同相补偿装置，实现全线无分相贯通供电。

但是，现有技术中仍然存在以下问题：

1、现有技术为了克服列车过分相区的动力中断问题，设置了“交直交”动力系统，即在分相区时中断交流供电，采用车载直流电源供电，该方案仍然存在交流断电的问题，在断电时机把握不准确的情况下，可能出现电弧烧损的问题，且要求列车本身具有“交直交”动力系统，无法对现有系统进行改造。

2、现有技术中，对于变流器接线端进行连通的方案，需要对变电所的大型设备进行改造，且涉及远程高压连通的供电问题，改造成本较高，无法适应现有系统。

3、现有技术中，双边供电的技术方案同样涉及对各变电所的回路进行重新布置，改造成本较高，且远程高压线路的安全问题无法得到保障。

4、现有技术中的同相方案，需要对线路整体的电压和相位进行调节，调控范围广，变压难度大，整体稳定性不足。

目前，缺乏基于现有电网进行贯通同相供电改造的多源互联牵引供电的技术方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种铁路贯通同相供电改造的多源互联牵引供电系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种铁路贯通同相供电改造的多源互联牵引供电系统，包括变电所（未示出）、反馈牵引变压器、分段三相交流线路、牵引网母线、跨段电压器和可变分相器；所述供电系统具有多个变电所，每个所述变电所配置至少一台反馈牵引变压器，所述反馈牵引变压器具有输入端、输出端和控制端，所述输入端连接至所述分段三相交流线路，所述输出端连接至本牵引段的牵引网母线，所述控制端连接至跨段电压器的调压信号输出端；

所述跨段电压器具有第一输入端、第二输入端、调压信号输出端和分相控制信号输出端，所述第一输入端和第二输入端分别连接按机车行驶方式先后设置于所述可变分相器两端的前段牵引网母线和后段牵引网母线，所述分相控制信号输出端连接至所述可变分相器，所述可变分相器根据分相控制信号执行贯通或断开。