[发明专利]一种电气化铁路35kV/27.5kV辅助牵引电源及控制方法

权利要求书

1.一种电气化铁路35kV/27.5kV辅助牵引电源，其特征在于：包括容置箱体(100)，所述容置箱体(100)内设置有进线及保护单元(110)、V/v接线牵引变压器(120)、功率潮流控制器(170)、综合测控装置(180)、以及馈线及保护单元(190)；所述功率潮流控制器(170)包括第一变流器(171)和第二变流器(172)，所述第一变流器(171)与第二变流器(172)在直流环节(173)按照共直流母线连接；

所述进线及保护单元(110)的输入端与35kV电力系统公用电网相连接，输出端与V/v接线牵引变压器(120)的原边输入端相连接；V/v接线牵引变压器(120)用于将35kV电压降压至27.5kV电压，V/v接线牵引变压器(120)的次边输出端口包括次边α端口(121)和次边β端口(122)；所述次边α端口(121)的T端子和R端子通过第二电流互感器(130)以及第二电压互感器(140)，分别与第一变流器(171)的交流侧相连接；

所述次边β端口(122)的T端子和R端子通过第三电流互感器(150)以及第三电压互感器(160)，分别与第二变流器(172)的交流侧相连接；

所述次边α端口(121)的T端子和R端子，同时还通过第二电流互感器(130)以及第二电压互感器(140)，分别与馈线及保护单元(190)的输入端相连接；馈线及保护单元(190)的输出端分别与供电臂α所属区段的接触网和钢轨相连接。

2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路35kV/27.5kV辅助牵引电源，其特征在于：所述进线及保护单元(110)包括第一电流互感器(111)、第一电压互感器(112)、第一断路器(113)、第一避雷器(114)和第一熔断器(115)；

所述第一电流互感器(111)连接于35kV电力系统公用电网供电线与第一断路器(113)之间；所述第一电压互感器(112)连接于35kV电力系统公用电网供电线；所述第一断路器(113)连接于第一电流互感器(111)与V/v接线牵引变压器(120)的原边输入端之间；所述第一避雷器(114)连接于35kV电力系统公用电网供电线与大地之间，与第一电流互感器(111)、第一电压互感器(112)、第一断路器(113)及第一熔断器(115)并联；所述第一熔断器(115)连接于35kV电力系统公用电网供电线与第一电压互感器(112)之间。

3.根据权利要求2所述的一种电气化铁路35kV/27.5kV辅助牵引电源，其特征在于：所述馈线及保护单元(190)包括第四电流互感器(191)、第四电压互感器(192)、第二断路器(193)、第二避雷器(194)和第二熔断器(195)；

所述第四电流互感器(191)连接于第二断路器(193)与接触网供电线之间；所述第四电压互感器(192)连接于接触网供电线；所述第二断路器(193)连接于V/v接线牵引变压器(120)的次边输出端口中的次边α端口(121)与第四电流互感器(191)之间；所述第二避雷器(194)连接于接触网供电线与大地之间，与第四电流互感(191)、第四电压互感器(192)、第二断路器(193)及第二熔断器(195)并联；所述第二熔断器(195)连接于接触网供电线与第四电压互感器(192)之间。

4.根据权利要求3所述的一种电气化铁路35kV/27.5kV辅助牵引电源，其特征在于：所述综合测控装置(180)包括数据控制处理器(181)，所述数据控制处理器(181)的信号输入端分别与第一电流互感器(111)、第一电压互感器(112)、第二电流互感器(130)、第二电压互感器(140)、第三电流互感器(150)、第三电压互感器(160)、第四电流互感器(191)及第四电压互感器(192)的测量信号输出端相连接，数据控制处理器(181)的信号输出端分别与进线及保护单元(110)、功率潮流控制器(170)及馈线及保护单元(190)的控制端相连接。

5.一种电气化铁路35kV/27.5kV辅助牵引电源的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：当辅助牵引电源设置于牵引变电所内仅作为移动式补偿装置时，进线及保护单元(110)中的第一断路器(113)断开，馈线及保护单元(190)中的第二断路器(193)闭合，综合测控装置(180)通过额外接入牵引变电所进线侧及馈线侧的实时电压和电流信号，计算得出负荷功率的无功分量，并控制功率潮流控制器(170)的第一变流器(171)按照静止无功发生器SVG方式运行，用以补偿无功功率，提升系统功率因数；

当辅助牵引电源用于线路应急辅助供电时，若其所属供电区段的牵引变电所处于正常运行状态，则辅助牵引电源按照热备用方式；进线及保护单元(110)中的第一断路器(113)闭合，馈线及保护单元(190)中的第二断路器(193)断开，综合测控装置(180)控制功率潮流控制器(170)处于待机状态；

步骤二：当所属供电区段的牵引变电所因故障或停电检修时，若馈线及保护单元(190)中的第四电压互感器(192)检测到接触网失电，则由综合测控装置(180)控制进线及保护单元(110)中的第一断路器(113)或馈线及保护单元(190)中的第二断路器(193)闭合，此时辅助牵引电源由移动式补偿状态或热备用状态转为投入运行，并由35kV电力系统公用电网为牵引负荷提供应急辅助供电；

步骤三：辅助牵引电源投入运行后，由V/v接线牵引变压器(120)及功率潮流控制器(170)，共同承担牵引负荷的供电任务，综合测控装置(180)通过获取第一电流互感器(111)、第一电压互感器(112)、第二电流互感器(130)、第二电压互感器(140)、第三电流互感器(150)、第三电压互感器(160)、第四电流互感器(191)、以及第四电压互感器(192)测量得到的电压和电流信号，并计算分析负荷所产生的负序、无功、谐波等电能质量指标，根据电能质量国家标准，在考虑充分利用功率潮流控制器的条件下，确定相应的补偿目标，并计算得出所需负序、无功以及谐波电流的补偿量；

步骤四：综合测控装置(180)在对被测数据进行计算分析后，发出控制信号，通过控制功率潮流控制器(170)由V/v接线牵引变压器(120)的次边β端口(122)传递有功功率，同时在次边α端口(121)和次边β端口(122)处发出无功，并补偿谐波电流；

步骤五：辅助牵引电源在正常运行时，由综合测控装置(180)通过监测进线及保护单元(110)和馈线及保护单元(190)的电压和电流信号，对35kV电力系统公用电网供电线以及接触网供电线的工作状态进行判断，并在上述两者中至少一处出现故障或异常时，由综合测控装置(180)控制进线及保护单元(110)和/或馈线及保护单元(190)切断线路，终止线路连通，辅助牵引电源退出运行状态。