[发明专利]一种智能三相牵引供电系统及其潮流控制方法

说明书

本发明提供了一种智能三相牵引供电系统及其潮流控制方法，涉及电气化铁路牵引供电技术领域。智能三相牵引供电系统设置潮流调控装置和控制器，向牵引网实施双边供电，根据三相母线电压和三相馈线电流电量信息，控制潮流调控装置实现发电潮流自我利用，使返回电网的发电潮流为0；本发明在不改变电网对电气化铁路三相供电结构情况下，使穿越潮流得到利用，消除穿越潮流对电网和用户的负面影响，使三相供电的优点得到充分发挥，并有利于再生制动能量直接向牵引变电所配电系统供电。

技术领域

本发明涉及交流电气化铁路牵引供电技术领域，特别涉及一种智能三相牵引供电系统及其潮流控制方法。

背景技术

轨道交通供电制式分为直流制和交流制。以地铁和轻轨为主的城市轨道交通普遍采用直流制。直流制式存在难以克服的杂散电流污染和再生制动能量回收困难等问题。干线铁路主要采用工频单相交流制。单相工频交流制式存在明显的缺点：以负序为主的电能质量问题、电分相造成的列车速度和牵引力损失问题及列车通过电分相引起车网之间的电气暂态问题。

三相供电可彻底解决直流制和交流制存在的问题，并且在相同供电容量下，三相系统较单相系统在制造和建造更节省材料，而且构造简单，性能优良。另外，三相电功率的瞬时值保持恒定不变。三相系统也有利用取消车载变压器，降低列车轴重，实现列车轻量化，提高运载效率和运行速度。

三相供电的三相电缆与电网形成并联结构，三相电缆中有与电网并行的潮流和电流流过，对应的这个潮流称为穿越潮流（对应的电流称为均衡电流），此时，穿越潮流从三相供电系统一侧的主变电所流入，从另一侧的主变电所流出，即穿越潮流从电网流入三相电缆的主变电所处于负荷（用电）状态，穿越潮流从三相电缆流入电网的主变电所处于发电状态。穿越潮流对电网的影响和计量问题不容忽视。如果穿越潮流返回电网，就相当于该主变电所发电，若返送反计，即按照发电对待，将于另一主变电所的用电抵消，则用户没有经济损失，如果穿越潮流返回电网时返送不计或正计，则造成用户经济损失，在这种情况下，就需要研究三相供电如何减少穿越潮流，或者如何利用穿越潮流，在正常发挥三相供电优势的同时，减少对电网和用户的影响，提高用电效益。

人们提出了一些抑制穿越潮流的方法，如中国专利1《一种电气化铁路双边供电系统》（授权号：CN103552488B）、中国专利2《一种电气化铁路双边供电方法》（授权号：CN110126682B）等，然而这些方法都是针对单相牵引供电系统而言的，目前还没有针对三相供电穿越潮流抑制方面的研究。另外，考虑到穿越潮流的关键是返回电网的潮流这一难题，现在，提出一种电气化铁路三相供电穿越潮流利用技术，使穿越潮流转化为可利用的潮流和电能，使返回电网的潮流满足要求甚至为0。与本申请同日申请 “一种智能牵引变电所及其潮流控制方法”侧重单相牵引供电时的穿越潮流利用技术，本申请侧重三相牵引供电时的穿越潮流利用技术。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种智能三相牵引供电系统，它能有效解决以下技术问题：（1）使得三相牵引供电系统潮流可控；（2）对从三相双边电缆TC返回电网的发电潮流进行利用，使得返回电网的发电潮流满足预设要求。

本发明通过以下技术手段实现：一种智能三相牵引供电系统，包括主变压器MT，其特征在于：智能三相牵引供电系统设有潮流调控装置PCD和控制器CC，所述主变压器MT的原边与三相电网连接，次边与三相母线MB连接，三相母线MB通过三相馈线Fa、馈线Fb和馈线Fc与采用双边供电的三相双边电缆TC连接，三相双边电缆TC通过一个或多个三相牵引变压器与牵引网TN相连，所述牵引网TN通过三相接触式受流向列车提供电能；所述控制器CC根据三相母线MB和三相馈线Fa、馈线Fb和馈线Fc的电量信息控制潮流调控装置PCD利用从三相双边电缆TC返回电网的发电潮流，使得返回电网的发电潮流满足预设要求。