[发明专利]一种电气化铁路牵引供电系统及其控制方法

说明书

本发明公开电气化铁路牵引供电系统及其控制方法，所述系统包括牵引站变压器和储能单元，其中，所述牵引站变压器一次侧线圈与电网相连，二次侧线圈的一端连接于牵引站的接触线上，另一端则与轨道相连，回流线也与轨道相连，所述储能单元包括电池，以及连接在电池上的变流器，所述电池通过变流器、变压器后为供电臂注入无功功率和/或有功功率。所述电气化铁路牵引供电系统控制方法，通过控制储能单元无功功率和有功功率的注入，不仅可以降低牵引变压器容量，减少容量电费，而且在减小电网负序电流的情况下还可以减小甚至可以去掉SVG、STATCOM等潮流调节设备，优化牵引供电系统的整体结构布局，大大减少设备投资及运营维护费用。

技术领域

本发明涉及一种电气化铁路牵引供电系统及其控制方法，属于电网领域。

背景技术

电气化铁路已为货运运输提高了高效、便利的条件，但在铁路高标准的管理体系下，牵引站站内变压器容量需配置较大，而在实际运行过程中两供电臂同时通过列车的密度并不是很大，导致了牵引站变压器容量利用率较低，每年缴纳的容量电费昂贵，运营维护成本较大；同时，货运列车的运营导致了电网系统中电流不平衡度较大(存在负序电流)、谐波含量较高、功率因素较低等一系列电能质量问题，为解决此问题，目前采用在接触网上投运SVG、STATCOM、PRC等装置来改善电网电能质量，但这种方法只能改善电网电能质量，并不能同时降低变压器容量，缓解冲击电流的波动问题，且设备占地面积较大，运营维护成本较高，仍具有一定局限性。

此外，在铁路网络现有的技术中，如发生故障，电网电能无法实时输送到供电臂上时，没有应急电源对供电实现短时支撑，为技术人员检修赢得时间。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种电气化铁路牵引供电系统及其控制方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路牵引供电系统及其控制方法，可削减牵引站变压器容量，改善电网电能质量。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种电气化铁路牵引供电系统，包括牵引站变压器和储能单元，其中，所述牵引站变压器一次侧线圈与电网相连，二次侧线圈的一端连接于牵引站的接触线上，另一端则与轨道相连，回流线也与轨道相连，所述接触线为供电臂，所述接触线、轨道和回流线形成牵引网，所述储能单元包括电池，以及连接在电池上的变流器，所述电池通过变流器、变压器后为供电臂注入无功功率和/或有功功率。

作为优选，所述储能单元包括电池，以及连接在电池上的2个变流器，所述变流器各连接一个变压器，所述电池通过2个变流器、2个变压器分别为两个供电臂注入无功功率和/或有功功率。

作为优选，所述储能单元包括电池，以及连接在电池上的PCS变流器，所述PCS变流器连接变压器，所述电池通过PCS变流器、变压器分别为两个供电臂注入无功功率和/或有功功率。

作为优选，所述牵引站变压器采用VX接线的变压器。

作为优选，所述牵引器变压器采用Scott接线的变压器。

上述电气化铁路牵引供电系统，通过引入储能单元，将无功功率及有功功率注入到牵引网之中，为列车提供动力支撑的同时减小电网负序电流的大小，实现牵引站变压器容量的削减，改善电网电能质量。

一种电气化铁路牵引供电系统控制方法，包括如下步骤：

工作状态判断和工作模式识别：若为非工作状态，则进行故障判别及检修，若为工作状态，则工作模式识别后进行下序步骤；

两供电臂同时过车模式：当检测到两供电臂同时过车时，电网通过牵引站变压器为两供电臂上的机车供电，与此同时，变流器根据接受到的调度命令，对电池进行协调控制；