CN102638020B - 一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置及其系统，装置包括：交流开关单元、整流变压器、整流器及控制保护单元、直流开关单元和无功补偿单元，整流变压器的两个输入端通过交流开关单元分别与变电所的第一和第二牵引供电变压器的二次侧出线相连，整流变压器的另一个输入端与变电所的接地箱地线相连，整流变压器的输出端与整流器及控制保护单元相连，整流器及控制保护单元的输出端通过直流开关单元分别与接触网的上行线和下行线相连，向接触网进行加热融冰，在整流变压器的输出端连接有无功补偿单元，用于无功补偿和谐波治理。本发明实现了功能集中系统化，同时操作维护安全方便高效，安装方式灵活多变。

Description

一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置及其系统

技术领域

本发明涉及一种应用于电力系统领域供电线路的直流融冰装置及其系统，尤其是一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置及其系统。

背景技术

近年来，我国电气化铁路建设进入了高速发展阶段，新型大功率交直交电力机车逐步成为了我国电气化铁路尤其是高速铁路的主力车型。尤其是其中的牵引供电系统更是担负着向高速列车提供电能的重任，是列车安全可靠、高效运行的关键因素。

但是随着全球气温的变化，我国南方、华中、华东地区均出现了历史罕见的冰雪凝冻灾害，尤其在湖南、贵州、江西省大部分地区受灾尤为严重，电力设施遭受了前所未有的破坏。而对于电气化铁路而言，因列车运行的间隔时间较大、夜间停运易造成电气化接触网结冰。接触网覆冰将会导致受电弓无法正常地取流，严重时将导致受电弓的损害或断裂，将影响列车的安全和准点运行，特别对于超过200km/h时速以上的铁路线路来说问题显得尤为突出。

目前，对于电力系统的输配电线路覆冰的各种解决方案中，经过实际应用和专家评定，直流融冰法是目前最可靠、最经济的解决方法。而对于电气化铁路接触网融冰方法，在现有技术当中与本专利申请相关的内容主要有以下文献：

文献一为中铁第一勘察设计院集团有限公司于2009年07月23日申请，并于2010年05月05日公开，公开号为CN201446892U的实用新型专利《一种电气化铁路接触网直流融冰系统》。该实用新型专利中涉及的直流融冰系统设置固定于变电所内，无法实现移动式融冰，母线通过断路器、隔离开关与直流融冰限流装置连接，直流融冰限流装置的输出电缆通过直流负荷隔离开关、分区所断路器、直流隔离开关和上、下行接触网构成回路。该系统的缺点是交流电源采用单相供电，整流后波形畸变严重，导致功率因数低。

文献二为中铁第一勘察设计院集团有限公司于2009年07月23日申请，并于2010年09月01日公开，公开号为CN201566513U的实用新型专利《一种电气化铁路接触网交流融冰系统》。该专利所涉及的系统为接触网交流限流融冰，设置在分区所，采用融冰电阻箱、融冰电容器箱等调整融冰电流值实现融冰。

该方法的缺点是采用电阻限流，能量损耗大。文献三为李汉卿发表在2010年第4期的《电气化铁道》上的论文《一种针对客运专线的接触线防冰冻实施方案》。该文献提出一种在天窗期采用可调电抗器的防冰方案，该方案虽能有效减少有功损耗，但缺点是功率因数比较低(0.28～0.3)，接触网本身向电力系统注入的无功功率较大，可达14，607kvar/h。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置及其系统，该装置及其系统针对高速电气化铁路专线运营的特点，以及供电接触网夜间存在长时间停运导致覆冰严重，影响动车组及高铁运行的现状，提出了一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置及其系统，以最低的电能消耗及短时间融冰来解决覆冰对电气化铁路带来的安全危害，保证高速列车安全、可靠、正点运行。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置的技术实现方案，一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置，包括：交流开关单元、整流变压器、整流器及控制保护单元和直流开关单元整流变压器的两个输入端通过交流开关单元分别与变电所的第一牵引供电变压器和第二牵引供电变压器的二次侧出线相连，整流变压器的另一个输入端与变电所的接地箱地线相连，整流变压器的输出端与整流器及控制保护单元相连，整流器及控制保护单元的输出端通过直流开关单元分别与接触网的上行线和下行线相连，向接触网进行加热融冰。

作为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置技术方案的进一步改进，接触网直流融冰装置还包括无功补偿单元，无功补偿单元连接在整流变压器的输出端，无功补偿单元用于无功补偿和谐波治理，并具有减小整流变压器的容量和综合治理电能质量的功能。

作为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置技术方案的进一步改进，整流变压器采用Δ/Y型整流变压器。

本发明还另外具体提供了一种由上述接触网直流融冰装置组成的高速电气化铁路接触网直流融冰系统的技术实现方案，接触网直流融冰系统具体包括：接触网直流融冰装置、馈线开关组合、接触网开关组合和直流融冰投切开关组合直流融冰投切开关组合包括第二直流融冰投切开关、第三直流融冰投切开关、第四直流融冰投切开关和第五直流融冰投切开关馈线开关组合连接在牵引供电母线与接触网之间，第二直流融冰投切开关和第三直流融冰投切开关连接在接触网直流融冰装置的输入端与馈线开关组合之间；第四直流融冰投切开关和第五直流融冰投切开关连接在接触网直流融冰装置的输出端与馈线开关组合之间；接触网开关组合与接触网相连。

作为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统技术方案的进一步改进，馈线开关组合包括第一馈线开关、第六馈线开关、第七馈线开关、第八馈线开关、第九馈线开关、第十馈线开关、第十一馈线开关、第十二馈线开关和第十三馈线开关第六馈线开关连接在母线一与第七馈线开关之间，第七馈线开关的另一端与接触网的上行线相连；第八馈线开关连接在母线一与第一馈线开关之间，第一馈线开关的另一端与第九馈线开关相连，第九馈线开关的另一端与接触网的下行线相连；第十馈线开关连接在母线二与第十一馈线开关之间，第十一馈线开关的另一端与接触网的下行线相连；第十二馈线开关连接在母线二与第十三馈线开关之间，第十三馈线开关的另一端与接触网的上行线相连。

作为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统技术方案的进一步改进，接触网开关组合包括第一接触网开关、第二接触网开关、第三接触网开关、第四接触网开关、第五接触网开关、第六接触网开关、第七接触网开关和第八接触网开关第一接触网开关、第三接触网开关和第五接触网开关连接在接触网的上行线的F馈线和T馈线之间；第二接触网开关、第四接触网开关和第六接触网开关连接在接触网的下行线的F馈线和T馈线之间；第七接触网开关和第八接触网开关连接在接触网的上行线和下行线的T馈线之间。

作为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统技术方案的进一步改进，第二直流融冰投切开关连接在第八馈线开关、第一馈线开关之间并与母线一的T1馈线相连的电源引出点A1与接触网直流融冰装置的一个输入端之间；第三直流融冰投切开关连接在第十馈线开关、第十一馈线开关之间并与母线二的T2馈线相连的电源引出点A2与接触网直流融冰装置的另一个输入端之间；第四直流融冰投切开关连接在第六馈线开关、第七馈线开关之间并与母线一的T1馈线相连的融冰接入点B1与接触网直流融冰装置的输出端Ud+之间；第五直流融冰投切开关连接在第九馈线开关、第一馈线开关之间并与母线一的T1馈线相连的融冰接入点B2与接触网直流融冰装置的输出端Ud-之间。

作为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统技术方案的进一步改进，接触网直流融冰系统还包括直流融冰监控保护单元、气象及接触网信息接收单元和两个以上的接触网温度监测单元，两个以上的接触网温度监测单元分布在铁路接触网的沿线，直流融冰监控保护单元与接触网直流融冰装置相连，气象及接触网信息接收单元与直流融冰监控保护单元相连，气象及接触网信息接收单元通过无线方式接收两个以上的接触网温度监测单元传送的信息，直流融冰监控保护单元监控接触网直流融冰装置的状态，并根据气象及接触网信息接收单元传送的信息对接触网直流融冰装置进行监控和保护。

作为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统技术方案的进一步改进，接触网温度监测单元包括通信处理器、自动气象站、视频摄像仪、红外测温仪、温度传感器、湿度传感器和风速传感器，通信处理器分别与自动气象站、视频摄像仪和红外测温仪相连，所述的自动气象站分别与温度传感器、湿度传感器和风速传感器相连，自动气象站通过温度传感器、湿度传感器和风速传感器采集气象信息，并传送至通信处理器，通信处理器同时通过视频摄像仪和红外测温仪采集接触网的温度和视频信息，通信处理器将接触网的温度、视频信息和自动气象站采集的气象信息通过无线方式发送至气象及接触网信息接收单元。

作为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统技术方案的进一步改进，接触网直流融冰装置采用集装箱式布置，接触网直流融冰装置实现可移动式跨区、跨所融冰或固定安装于变电所内。

通过实施上述本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置及其系统的技术方案，具有以下技术效果：

(1)本发明能实现功能集中系统化，整套装置安装于集装箱内，既可实现可移动式跨区、跨所融冰，高压室和低压控制室隔离，操作维护安全方便，又可固定安装于一个牵引变电所内，操作、使用便捷，节省成本，也便于吊装和汽车移动运输至需要融冰的其他变电所；

(2)直流融冰系统交流电源由牵引主变二次侧出线和变电所接地箱地线构成，保证系统三相供电平衡，减少负序影响；

(3)本发明控制保护系统通过接触网温度监测装置，实时反馈接触网加热温度和融冰效果，实现动态直流融冰，并减少人为监测接触网状态；

(4)本发明直流融冰系统内置无功补偿单元和采用Δ/Y型整流变压器，有效提高功率因数和治理谐波，在减小整流变压器容量的同时避免了直流整流融冰时功率因数降低和谐波增加；

(5)本发明提出了一种安全、简单、便捷式直流融冰系统接入电气化铁路牵引供电方案，仅需在接触网末端新增开关装置，即可安全实现接触网上、下行串联的线路改造；

(6)本发明直流融冰系统方案在馈线上新增开关装置，有效避免了直流融冰对既有交流牵引供电系统中电流互感器、电压互感器、站用电力变压器的安全影响；

(7)本发明描述的装置可有效滤除直流融冰系统内的高次谐波及进行无功补偿，较传统型融冰方法，具有高效融冰的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明高速电气化铁路接触网直流融冰装置一种具体实施方式的系统结构框图；

图2是本发明高速电气化铁路接触网直流融冰系统一种具体实施方式的结构原理图；

图3是本发明高速电气化铁路接触网直流融冰系统一种具体实施方式中接触网温度监测装置的结构原理图；

图4是本发明高速电气化铁路接触网直流融冰系统一种具体实施方式的又一种结构原理图；

图5是本发明高速电气化铁路接触网直流融冰装置一种具体实施方式的又一种系统结构框图；

图6是本发明高速电气化铁路接触网直流融冰装置一种具体实施方式的系统电气连接结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图6中所示，给出了本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置和系统及其操作方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

其中，图中的各个数字代表的含义如下：1-接触网直流融冰装置，11-交流开关单元，12-整流变压器，13-整流器及控制保护单元，14-直流开关单元，15-无功补偿单元，16-馈线开关组合，17-接触网开关组合，18-直流融冰投切开关组合，19-电力调度中心，21-第1接触网温度监测单元，22-第2接触网温度监测单元，23-第3接触网温度监测单元，2n-第n接触网温度监测单元，201-通信处理器，202-自动气象站，203-无线收发器，204-视频摄像仪，205-红外测温仪，206-温度传感器，207-湿度传感器，208-风速传感器，3-第一牵引供电变压器，4-第二牵引供电变压器，5-直流融冰监控保护单元，6-气象及接触网信息接收单元，101-第一接触网开关，102-第二接触网开关，103-第三接触网开关，104-第四接触网开关，105-第五接触网开关，106-第六接触网开关，107-第七接触网开关，108-第八接触网开关，1001-第一馈线开关，1002-第二开关，1003-第三开关，1004-第四开关，1005-第五开关，1006-第六馈线开关，1007-第七馈线开关，1008-第八馈线开关，1009-第九馈线开关，1010-第十馈线开关，1011-第十一馈线开关，1012-第十二馈线开关，1013-第十三馈线开关，7-上行线，8-下行线，9-母线一，10-母线二。

如附图1所示的一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置的具体实施方式，包括：交流开关单元11、整流变压器12、整流器及控制保护单元13和直流开关单元14，整流变压器12的两个输入端通过交流开关单元11分别与变电所的第一牵引供电变压器3和第二牵引供电变压器4的二次侧出线相连，整流变压器12的另一个输入端与变电所的接地箱地线相连，整流变压器12的输出端与整流器及控制保护单元13相连，整流器及控制保护单元13的输出端通过直流开关单元14分别与接触网的上行线和下行线相连，向接触网进行加热融冰。本发明具体实施方式所描述的接触网直流融冰装置的交流电源由牵引供电变压器的二次侧出线和变电所接地箱的地线构成，保证了系统的三相供电平衡，有效地减少了负序的影响。另外，本发明采用功能集成化的接触网直流融冰系统，接触网直流融冰装置采用集装箱式布置，既可实现可移动式跨区、跨所融冰，又可固定安装于牵引变电所内，操作、使用便捷，达到节省成本的目的。

作为一种较佳的实施方式，接触网直流融冰装置1还可以进一步包括无功补偿单元15，无功补偿单元15连接在整流变压器12的输出端，无功补偿单元15用于无功补偿和谐波治理，并具有减小整流变压器11的容量和综合治理电能质量的功能。采用无功补偿单元15可有效滤除直流融冰系统内的高次谐波及进行无功补偿，较传统型融冰方法，具有高效融冰的优点。整流变压器12进一步采用Δ/Y型整流变压器。本发明采用内置的无功补偿单元15和采用Δ/Y型的整流变压器12，有效提高了功率因数和治理谐波，在减小整流变压器容量的同时避免了直流融冰时功率因数降低和谐波增加。高速电气化铁路接触网直流融冰系统的电源由变电所的牵引主变压器二次侧出线和接地箱的地线向整流变压器12提供三相电源，经直流融冰装置直流输出直流分别接入接触网的上、下行线，从而形成由馈线、直流融冰装置和接触网构成的直流融冰回路。本发明直流融冰系统具有良好的恒流特性，输出电流连续可调，确保输出直流稳定加热接触网，快速实现不同类型的接触网融冰。

如附图1和6所示为分别本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置的系统结构框图和系统电气连接结构图所示，牵引变电所内的第一牵引供电变压器3的T馈线、第二牵引供电变压器的T馈线经交流开关单元11与变电所接地箱的地线构成三相进线电源，通过采用Δ/Y型连接方式的整流变压器12降压至UAC，作为整流器及控制保护单元13的输入端，再通过由半导体器件(如整流二极管、晶闸管、IGBT、IGCT等)构成的三相全控桥式整流器及控制保护单元13，输出连续可调的直流电流通过直流开关单元14连接至接触网的上、下行线。其中，如附图6中所示的第一牵引供电变压器3和第二牵引供电变压器4均包括两台互为冗余备份的子牵引主变压器，在电气化铁路接触网直流融冰系统运行时，第一牵引供电变压器3和第二牵引供电变压器4均仅有一台子牵引主变压器运行。

如附图2和4所示分别为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统的具体实施方式的结构原理图所示，接触网直流融冰系统还进一步包括直流融冰监控保护单元5、气象及接触网信息接收单元6和两个以上的接触网温度监测单元，两个以上的接触网温度监测单元分布在铁路接触网的沿线，直流融冰监控保护单元5与接触网直流融冰装置1相连，气象及接触网信息接收单元6与直流融冰监控保护单元5相连，气象及接触网信息接收单元6通过无线方式接收两个以上的接触网温度监测单元传送的信息，直流融冰监控保护单元5监控接触网直流融冰装置1的状态，并根据气象及接触网信息接收单元6传送的信息对接触网直流融冰装置1进行监控和保护。本发明接触网直流融冰系统的直流融冰监控保护单元5通过接触网温度监测单元，实时反馈接触网加热温度和融冰效果，实现动态直流融冰，并减少人为监测接触网状态。

如附图3所示，接触网温度监测单元还进一步包括通信处理器201、自动气象站202、视频摄像仪204、红外测温仪205、温度传感器206、湿度传感器207和风速传感器208，通信处理器201分别与自动气象站202、视频摄像仪204和红外测温仪205相连，自动气象站202分别与温度传感器206、湿度传感器207和风速传感器208相连，自动气象站202通过温度传感器206、湿度传感器207和风速传感器208采集气象信息，并传送至通信处理器201，通信处理器201同时通过视频摄像仪204和红外测温仪205采集接触网的温度和视频信息，通信处理器201将接触网的温度、视频信息和自动气象站202采集的气象信息通过无线方式由无线收发器203发送至气象及接触网信息接收单元6。本发明需沿铁路干线分散设备若干接触网温度监测单元，如：第一接触网温度监测单元21、第二接触网温度监测单元22，直到第n接触网温度监测单元2n，并采用无线传输机站站中继方式将各检测站点的状态和信号传送至直流融冰监控保护单元5。通过实时监测和反馈接触网融冰状态，直流融冰监控保护单元5根据气象状态发出告警融冰需求信息及控制融冰工作状态。如附图5所示，直流融冰监控保护单元5除了与接触网直流融冰装置1的整流器及控制保护单元13相连以外，还与交流开关单元11、直流开关单元14和无功补偿单元15等相连，为接触网直流融冰装置1中各关键部位提供监控与保护。

如附图6所示为本发明一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统接入方案的具体实施方式。接触网直流融冰系统除了包括接触网直流融冰装置1以外，还进一步包括馈线开关组合16、接触网开关组合17和直流融冰投切开关组合18。直流融冰投切开关组合18进一步包括第二直流融冰投切开关1002、第三直流融冰投切开关1003、第四直流融冰投切开关1004和第五直流融冰投切开关1005，馈线开关组合16连接在牵引供电母线与接触网之间，牵引供电母线包括母线一9和母线二10。第二直流融冰投切开关1002和第三直流融冰投切开关1003连接在接触网直流融冰装置1的输入端与馈线开关组合16之间；第四直流融冰投切开关1004和第五直流融冰投切开关1005连接在接触网直流融冰装置1的输出端与馈线开关组合16之间；接触网开关组合17与接触网相连。本发明接触网直流融冰系统，仅需在接触网的末端新增开关装置，即可安全实现接触网上、下行串联的线路改造，并提出了一种安全、简单、便捷式直流融冰系统接入电气化铁路牵引供电系统的技术方案。同时，接触网直流融冰系统在馈线上新增了开关装置，有效避免了直流融冰对既有交流牵引供电系统中电流互感器、电压互感器、站用电力变压器的安全影响。

馈线开关组合16还进一步包括第一馈线开关1001、第六馈线开关1006、第七馈线开关1007、第八馈线开关1008、第九馈线开关1009、第十馈线开关1010、第十一馈线开关1011、第十二馈线开关1012和第十三馈线开关1013。第六馈线开关1006连接在母线一9与第七馈线开关1007之间，第七馈线开关1007的另一端与接触网的上行线7相连；所述第八馈线开关1008连接在母线一9与第一馈线开关1001之间，第一馈线开关1001的另一端与第九馈线开关1009相连，第九馈线开关1009的另一端与接触网的下行线8相连；第十馈线开关1010连接在母线二10与第十一馈线开关1011之间，第十一馈线开关1011的另一端与接触网的下行线8相连；第十二馈线开关1012连接在母线二10与第十三馈线开关1013之间，第十三馈线开关1013的另一端与接触网的上行线7相连。

接触网开关组合17还进一步包括第一接触网开关101、第二接触网开关102、第三接触网开关103、第四接触网开关104、第五接触网开关105、第六接触网开关106、第七接触网开关107和第八接触网开关108。第一接触网开关101、第三接触网开关103和第五接触网开关105连接在接触网的上行线7的F馈线和T馈线之间；第二接触网开关102、第四接触网开关104和第六接触网开关106连接在接触网的下行线8的F馈线和T馈线之间；第七接触网开关107和第八接触网开关108连接在接触网的上行线7和下行线8的T馈线之间。

第二直流融冰投切开关1002进一步连接在第八馈线开关1008、第一馈线开关1001之间并与母线一9的T1馈线相连的电源引出点A1与接触网直流融冰装置1的一个输入端之间；第三直流融冰投切开关1003连接在第十馈线开关1010、第十一馈线开关1011之间并与母线二10的T2馈线相连的电源引出点A2与接触网直流融冰装置1的另一个输入端之间；所述的第四直流融冰投切开关1004连接在第六馈线开关1006、第七馈线开关1007之间并与母线一9的T1馈线相连的融冰接入点B1与接触网直流融冰装置1的输出端Ud+之间；所述的第五直流融冰投切开关1005连接在第九馈线开关1009、第一馈线开关1001之间并与母线一9的T1馈线相连的融冰接入点B2与接触网直流融冰装置1的输出端Ud-之间。

该方式具体以接触网直流融冰装置1固定于牵引变电所，牵引供电变压器以自耦变压器(AT)供电方式为例，T1供电臂上电源的引出点A1、T2供电臂上电源引出点A2和牵引变电所内接地线构成整流变压器12的三相进线电源，接触网直流融冰装置1的输出直流电压Ud+和Ud-分别接入供电臂T1的融冰接入点B1处和融冰接入点B2处，该融冰接入点与接触网上的点B3和点B4、点B5和点B6均构成融冰回路。

本发明直流融冰装置的整流变压器12可以引入适应于电气化铁路的各种主变压器供电形式，如：Y/Δ、V/V、SCOTT(斯科特)等接线方式，并根据牵引线长度，可实现某区间或者跨区直流融冰。当高速电气化铁路接触网直流融冰系统监测到接触网覆冰状态，提出融冰需求时，由电力调度中心19远程断开馈线开关组合16的相应馈线开关和接触网开关组合17的相应接触网开关，将变电所从牵引供电常规状态切换至接触网直流融冰运行状态，再闭合变电所与接触网直流融冰相关的直流融冰投切开关组合18的直流融冰投切开关、接触网开关组合17的相应接触网开关和馈线开关组合16的相应馈线开关，投入接触网直流融冰装置1。附图6中，电力调度中心19可以远程控制馈线开关组合16、接触网开关组合17和直流融冰投切开关组合18中的各种开关。其具体投入步骤如下所述：

接触网直流融冰装置投入过程包括从接触网牵引供电状态切换至单方向直流融冰状态的步骤，该步骤包括：

S101：断开第一馈线开关1001、第六馈线开关1006、第七馈线开关1007、第八馈线开关1008、第九馈线开关1009、第十馈线开关1010和第十一馈线开关1011；

S102：断开第一接触网开关101、第二接触网开关102、第三接触网开关103、第四接触网开关104和第七接触网开关107；

S103：连接变电所内接地箱的内接地线至接触网直流融冰装置1的整流变压器12，闭合第二直流融冰投切开关1002和第三直流融冰投切开关1003；

S104：闭合第四直流融冰投切开关1004和第五直流融冰投切开关1005；

S105：闭合第七接触网开关107；

S106：闭合第七馈线开关1007、第八馈线开关1008、第九馈线开关1009和第十馈线开关1010。

接触网直流融冰装置投入过程进一步包括从接触网牵引供电状态切换至双方向直流融冰状态的步骤，该步骤包括：

S201：断开第一馈线开关1001、第六馈线开关1006、第七馈线开关1007、第八馈线开关1008、第九馈线开关1009、第十馈线开关1010、第十一馈线开关1011、第十二馈线开关1012和第十三馈线开关1013；

S202：断开第一接触网开关101、第二接触网开关102、第三接触网开关103、第四接触网开关104、第五接触网开关105、第六接触网开关106、第七接触网开关107和第八接触网开关108；

S203：连接变电所内接地箱的内接地线至接触网直流融冰装置1的整流变压器12，闭合第二直流融冰投切开关1002和第三直流融冰投切开关1003；

S204：闭合第四直流融冰投切开关1004和第五直流融冰投切开关1005；

S205：闭合第三接触网开关103、第四接触网开关104、第七接触网开关107和第八接触网开关108；

S206：闭合第七馈线开关1007、第八馈线开关1008、第九馈线开关1009和第十馈线开关1010。

当接触网直流融冰装置退出时，首先停止接触网直流融冰装置运行，再断开相应直流融冰投切开关组合18的直流融冰投切开关、馈线开关组合16的馈线开关和接触网开关组合17的接触网开关，从而断开接触网直流融冰装置与变电所和接触网的连接，并闭合相应的馈线开关和接触网开关，从而将接触网直流融冰运行状态切换至电力机车牵引供电状态。其退出步骤具体如下所述：

接触网直流融冰装置退出过程进一步包括接触网单方向直流融冰状态退出的步骤，该步骤包括：

S301：断开第七馈线开关1007、第八馈线开关1008、第九馈线开关1009和第十馈线开关1010；

S302：断开第七接触网开关107；

S303：断开第四直流融冰投切开关1004和第五直流融冰投切开关1005；

S304：断开第二直流融冰投切开关1002和第三直流融冰投切开关1003，断开变电所内接地箱的内接地线与接触网直流融冰装置1的整流变压器12的连线；

S305：闭合第一接触网开关1010、第二接触网开关102、第三接触网开关103和第四接触网开关104；

S306：闭合第一馈线开关1001、第六馈线开关1006、第七馈线开关1007、第八馈线开关1008、第馈九线开关1009、第十馈线开关1010和第十一馈线开关1011。

接触网直流融冰装置退出过程进一步包括接触网双方向直流融冰状态退出的步骤，该步骤包括：

S401：断开第七馈线开关1007、第八馈线开关1008、第九馈线开关1009和第十馈线开关1010；

S402：断开第三接触网开关103、第四接触网开关104、第七接触网开关107和第八接触网开关108；

S403：断开第四直流融冰投切开关1004和第五直流融冰投切开关1005；

S404：断开第二直流融冰投切开关1002和第三直流融冰投切开关1003，断开变电所内接地箱的内接地线与接触网直流融冰装置1的整流变压器12的连线；

S405：闭合第一接触网开关101、第二接触网开关102、第三接触网开关103、第四接触网开关104、第五接触网开关105和第六接触网开关106；

S406：闭合第一馈线开关1001、第六馈线开关1006、第七馈线开关1007、第八馈线开关1008、第九馈线开关1009、第十馈线开关1010、第十一馈线开关1011、第十二馈线开关1012和第十三馈线开关1013。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置，其特征在于，所述的接触网直流融冰装置包括：交流开关单元、整流变压器、整流器及控制保护单元和直流开关单元；

所述整流变压器的两个输入端通过交流开关单元分别与变电所的第一牵引供电变压器和第二牵引供电变压器的二次侧出线相连，整流变压器的另一个输入端与变电所的接地箱地线相连，整流变压器的输出端与整流器及控制保护单元相连，整流器及控制保护单元的输出端通过直流开关单元分别与接触网的上行线和下行线相连，向接触网进行加热融冰。

2.根据权利要求1所述的一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置，其特征在于：所述的接触网直流融冰装置还包括无功补偿单元，所述无功补偿单元连接在整流变压器的输出端，无功补偿单元用于无功补偿和谐波治理，并具有减小整流变压器的容量，综合治理电能质量的功能。

3.根据权利要求2所述的一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置，其特征在于：所述的整流变压器采用△/Y型整流变压器。

4.一种由权利要求1至3中任一权利要求所述的接触网直流融冰装置组成的高速电气化铁路接触网直流融冰系统，其特征在于：

所述的接触网直流融冰系统包括接触网直流融冰装置、馈线开关组合、接触网开关组合和直流融冰投切开关组合；

所述的直流融冰投切开关组合包括第二直流融冰投切开关、第三直流融冰投切开关、第四直流融冰投切开关和第五直流融冰投切开关；

所述的馈线开关组合连接在牵引供电母线与接触网之间；

所述的第二直流融冰投切开关和第三直流融冰投切开关连接在接触网直流融冰装置的输入端与馈线开关组合之间；

所述的第四直流融冰投切开关和第五直流融冰投切开关连接在接触网直流融冰装置的输出端与馈线开关组合之间；

所述的接触网开关组合与接触网相连。

5.根据权利要求4所述的一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统，其特征在于：

所述馈线开关组合包括第一馈线开关、第六馈线开关、第七馈线开关、第八馈线开关、第九馈线开关、第十馈线开关、第十一馈线开关、第十二馈线开关和第十三馈线开关；

所述的第六馈线开关连接在母线一与第七馈线开关之间，第七馈线开关的另一端与接触网的上行线相连；

所述第八馈线开关连接在母线一与第一馈线开关之间，第一馈线开关的另一端与第九馈线开关相连，第九馈线开关的另一端与接触网的下行线相连；

所述第十馈线开关连接在母线二与第十一馈线开关之间，第十一馈线开关的另一端与接触网的下行线相连；

所述第十二馈线开关连接在母线二与第十三馈线开关之间，第十三馈线开关的另一端与接触网的上行线相连。

6.根据权利要求5所述的一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统，其特征在于：

所述接触网开关组合包括第一接触网开关、第二接触网开关、第三接触网开关、第四接触网开关、第五接触网开关、第六接触网开关、第七接触网开关和第八接触网开关；

所述的第一接触网开关、第三接触网开关和第五接触网开关连接在接触网的上行线的F馈线和T馈线之间；

所述的第二接触网开关、第四接触网开关和第六接触网开关连接在接触网的下行线的F馈线和T馈线之间；

所述的第七接触网开关和第八接触网开关连接在接触网的上行线和下行线的T馈线之间。

7.根据权利要求6所述的一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统，其特征在于：

所述的第二直流融冰投切开关连接在电源引出点A1与接触网直流融冰装置的一个输入端之间，其中，所述电源引出点A1与母线一的T1馈线相连,所述电源引出点A1连接在第八馈线开关、第一馈线开关之间；

所述的第三直流融冰投切开关连接在电源引出点A2与接触网直流融冰装置的另一个输入端之间，其中，所述电源引出点A2与母线二的T2馈线相连，所述电源引出点A2连接在第十馈线开关、第十一馈线开关之间；

所述的第四直流融冰投切开关连接在融冰接入点B1与接触网直流融冰装置的输出端Ud+之间，其中，所述融冰接入点B1与母线一的T1馈线相连，所述融冰接入点B1连接在第六馈线开关、第七馈线开关之间；

所述的第五直流融冰投切开关连接在融冰接入点B2与接触网直流融冰装置的输出端Ud-之间，其中，所述融冰接入点B2与母线一的T1馈线相连，所述融冰接入点B2连接在第九馈线开关、第一馈线开关之间。

8.根据权利要求5、6、7中任一权利要求所述的一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统，其特征在于：所述的接触网直流融冰系统还包括直流融冰监控保护单元、气象及接触网信息接收单元和两个以上的接触网温度监测单元；

所述两个以上的接触网温度监测单元分布在铁路接触网的沿线，所述的直流融冰监控保护单元与接触网直流融冰装置相连，所述的气象及接触网信息接收单元与直流融冰监控保护单元相连，气象及接触网信息接收单元通过无线方式接收两个以上的接触网温度监测单元传送的信息，直流融冰监控保护单元监控接触网直流融冰装置的状态，并根据气象及接触网信息接收单元传送的信息对接触网直流融冰装置进行监控和保护。

9.根据权利要求8所述的一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统，其特征在于：所述的接触网温度监测单元包括通信处理器、自动气象站、视频摄像仪、红外测温仪、温度传感器、湿度传感器和风速传感器；

所述的通信处理器分别与自动气象站、视频摄像仪和红外测温仪相连，所述的自动气象站分别与温度传感器、湿度传感器和风速传感器相连，自动气象站通过温度传感器、湿度传感器和风速传感器采集气象信息，并传送至通信处理器，通信处理器同时通过视频摄像仪和红外测温仪采集接触网的温度和视频信息，通信处理器将接触网的温度、视频信息和自动气象站采集的气象信息通过无线方式发送至气象及接触网信息接收单元。

10.根据权利要求5、6、7中任一权利要求所述的一种高速电气化铁路接触网直流融冰系统，其特征在于：所述的接触网直流融冰装置采用集装箱式布置，接触网直流融冰装置实现可移动式跨区、跨所融冰或固定安装于变电所内。