CN102832582A - 一种交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰控制系统 - Google Patents

一种交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102832582A
CN102832582A CN2012103364265A CN201210336426A CN102832582A CN 102832582 A CN102832582 A CN 102832582A CN 2012103364265 A CN2012103364265 A CN 2012103364265A CN 201210336426 A CN201210336426 A CN 201210336426A CN 102832582 A CN102832582 A CN 102832582A
Authority
CN
China
Prior art keywords
icing
current
ice melting
svg1
supply arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103364265A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102832582B (zh
Inventor
李群湛
舒泽亮
易东
郭蕾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN201210336426.5A priority Critical patent/CN102832582B/zh
Publication of CN102832582A publication Critical patent/CN102832582A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102832582B publication Critical patent/CN102832582B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种交流电气化铁路牵引网在线防冰与融冰系统。该系统包括供电臂末端防冰或融冰电流发生装置SVG1(1)和供电臂首端的电流补偿装置SVG2(2)。其中，供电臂末端的融冰电流发生装置SVG1(1)与牵引网(4)及钢轨(5)的末端相接，在控制装置的控制下产生融冰电流；供电臂首端融冰电流补偿装置SVG2(2)与牵引网(4)及钢轨(5)的首端相接，在控制装置的控制下补偿末端SVG1的融冰电流与机车(6)产生的无功电流。同时，本发明可实现交流电气化铁路牵引网在线防冰与融冰系统的几种控制方案，这些控制方案可针对牵引网不同工况有效产生不同的防冰或融冰电流，同时提高供电臂末端电压和牵引臂的供电功率因数。

Description

一种交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰控制系统
技术领域
本发明涉及一种交流电气化铁路牵引供电系统的辅助装置，尤其涉及一种交流电气化铁路接触网的在线防冰和融冰系统及其控制方案。
背景技术
交流电气化铁路供电系统中，接触网在恶劣的环境温度和湿度等条件下会出现覆冰现象，造成机车受电弓受流失败和接触网舞动乃至倒杆、塌网等严重事故。如何防止或融化接触网覆冰是牵引供电系统必须面对和解决的问题。
当前，直流融冰是目前公认的成熟可行的技术。该技术通常采用晶闸管整流器作为核心的变流设备，辅以平波电抗器、交流滤波器等部件，但需要输电线路退出运营后，为覆冰线路提供直流融冰电流，利用输电线路的等效电阻形成的焦耳热融冰。该方案必须在覆冰现象形成后断开供电，并更改系统连接方案形成融冰电流通路，无法在不影响接触网正常供电的前提下实现防冰与融冰，因此，该方案如果应用到电气化铁路的供电系统，必将影响牵引供电系统的正常运行。
本发明提出一种不影响牵引网正常运行的在线防冰和融冰系统，利用牵引网末端无功发生装置产生无功电流，可提高牵引网末端电压。该电流流经接触网，利用接触网的等效电阻形成焦耳，实现热防冰和融冰。牵引网首端无功补偿装置补偿牵引网输出端口的无功分量，有功分量由牵引变压器提供，因此，系统可有效保证首端的功率因数。
发明内容
本发明的目的是提供一种电气化铁路牵引网在线防冰或融冰的系统方案。该系统可以在不影响牵引供电系统正常运行的前提下，实现在线防冰或融冰，同时可提高牵引网末端电压，并在牵引网首端补偿无功电流，提高牵引变压器输出端口的功率因数。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：
交流电气化铁路牵引网在线防冰与融冰装置的控制方法，实现牵引网有无机车受流的检测和融冰电流的控制，电臂末端融冰电流发生装置SVG1(1)间断性的产生或停止产生融冰电流；供电臂首端融冰电流补偿装置SVG2(2)与牵引网(4)及钢轨(5)的首端相接，在控制装置的控制下补偿末端SVG1的防冰或融冰电流与机车(6)产生的无功电流，
a、控制器利用无融冰电流的间隔期检测供电臂末端的电压；由控制器根据电压幅值的变动判断供电臂有无机车受流：
b、根据a的判断结果，在无机车受流的工况下产生感性无功融冰电流，在有机车受流的工况提供容性无功融冰电流。
本发明的目的还在于，提供一种交流电气化铁路接触网在线防冰和融冰系统装置，该装置包括供电臂末端的防冰或融冰电流发生装置SVG1(1)、供电臂首端的电流补偿装置SVG2(2)；供电臂末端的防冰或融冰电流发生装置SVG1(1)与牵引网(4)及钢轨(5)的末端相接，在控制装置的控制下产生防冰或融冰电流；供电臂首端融冰电流补偿装置SVG2(2)与牵引网(4)及钢轨(5)的首端相接，在控制装置的控制下补偿末端SVG1的防冰或融冰电流与机车(6)产生的无功电流。
末端防冰或融冰电流发生装置SVG1(1)和首端防冰或融冰电流与无功电流补偿装置SVG2(2)可以采用图2所示的基于电力电子开关器件(8)的单相变流器，该变流器可以是图2所示的两电平变换器结构，也可以是其它可控的无功补偿设备。基于图2的变流装置通过变压器(9)与接触网电压匹配，并通过连接电抗器(11)滤波，开关器件将直流电容(12)上的直流电压变换为交流调制输出，连接电抗器(11)抑制其中的谐波，使得变换器能够输出与指令电流一致的任意波形，该指令电流是控制器(13)根据传感器的检测的计算结果。控制器的计算步骤如图3所示：根据环境温度、风速等外部因数计算电流的幅值，根据末端电压检测设定感性或容性电流，从而或得无功电流指令；另一方面，通过控制直流电压获得有功电流的指令；最终计算合成实时指令电流，并根据变换器的输出电流计算可开关器件的控制信号。
供电臂末端SVG1(1)的控制器通过检测环境温度、风速等参数，计算防冰或融冰所需的无功电流的幅值，并根据供电臂机车有无情况，设定SVG1产生容性或感性的无功电流，最后计算实时指令电流，并产生PWM控制变流器输出防冰和融冰电流，其计算框图如图3所示。
SVG1产生的电流在牵引网(4)上产生焦耳热，提高导线温度，达到防冰和融冰的目的，同时使末端电压无论有无机车受流都能够维持在正常范围内：有机车受流时，牵引网末端电压V4通常远低于首端电压V1；无机车受流时，牵引网末端电压V0通常略高于首端电压V0，如图4所示。供电臂末端SVG1有机车受流时，输出容性无功防融冰电流，使末端电压从V4抬升至V3；无机车受流时，输出感性无功防融冰电流，使末端电压从V0降低至V2。因此，无论有无机车受流，末端电压都能够维持在合理的电压范围。
供电臂首端SVG2(2)的控制器检测包括SVG1产生的无功电流和机车负载的无功电流的总和，计算总的无功电流的补偿指令，控制SVG2产生与上述总电流大小相等、方向相反的电流，不仅使防冰或融冰电流不进入变电所(7)中的牵引变压器，同时也可提高变电所(7)中供电臂(4)输出端口的功率因数。
本发明末端变流器判断牵引网有无机车受流的检测方案为：
融冰电流发生装置SVG1(1)间断性的产生或停止产生融冰电流，即一段时间产生大幅值的融冰电流，一段时间内停止产生融冰电流。
由于牵引网网压随着供电距离的增加会下降，如图4所示。在有机车受流的情况下，牵引网网压下降的幅值通常大于无机车受流的情况。根据这一特征，图1中的末端SVG1(1)可以在不产生防冰或融冰电流的时间内，检测末端电压，同时根据前期测试数据，即可判定当前牵引网时候有机车受流。该方案可排除防冰或融冰电流对检测结果的影响。
融冰电流发生装置SVG1(1)根据权利要求上述特征b的判断结果，在无机车受流的工况下产生感性无功电流，充分利用SVG1(1)的补偿容量；在有机车受流的工况下产生容性无功电流，在防冰或融冰的同时，达到提升牵引网末端电压的目的。
本发明基于其它频率的防冰与融冰电流方案，其工作原理为：
融冰电流发生装置SVG1(1)产生的防冰或融冰电流可以是无功电流(如图5所示)，也可以是频率低于基波或高于基波的电流(如图6所示)。对于频率低于基波的防冰或融冰电流，其流过牵引网的等效电抗较小，因此对牵引网电压的影响更小。对于频率高于基波频率的防冰或融冰电流，图2变流器装置的直流电容(12)的电压脉动将更小，可有效降低变换装置直流电容的安装容量与设备费用。
补偿装置SVG2(2)补偿SVG1(1)产生的全部的融冰电流的同时，也可补偿负载的无功电流，最后牵引变压器输出电流仅为负载和防冰融冰所需的有功电流。因此，该方案同样可提高流入供电变压器电流的功率因数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明首末端的装置不需要通讯连接，末端SVG1通过间歇式输出无功电流并检测末端电压探测牵引网负载的有无，并根据牵引网负载的有无，输出容性或感性无功，保证牵引网末端电压在正常范围内。并可执行其他频率电流的防冰融冰。
采用所述的基于电力电子器件的无功或谐波发生与补偿系统，在一个供电臂的首端与末端之间的牵引网上产生无功防冰或融冰电流，或者频率低于基波或高于基波防冰或融冰电流。由于电流发生与补偿装置除自身损耗外不消耗有功功率，因此系统效率高，同时也不影响牵引网的正常工作，达到在线工作的目的。
采用所述的无功电流防冰和融冰方案，其装置技术成熟，成本较低，可提高牵引臂的供电功率因数。
采用所述的末端SVG1(1)判断牵引网有无机车受流的检测方案，在无机车受流的工况下产生感性无功融冰电流，可充分利用SVG1(1)的补偿容量；在有机车受流的工况下产生容性无功融冰电流，提升牵引网末端电压，并可提高牵引臂的供电功率因数。
采用技术所述的频率低于基波的防冰或融冰电流，该频率对应牵引网的等效电抗较小，因此对牵引网电压的影响更小。如果使用频率高于基波的防冰或融冰电流，电流发生与补偿装置的直流电容电压脉动将更小，可有效降低变换器直流电容的容量与费用，同时也可提高牵引臂的供电功率因数。
附图说明
图1是本发明实施的系统原理图。
图2是SVG1和SVG2的一种基于两电平变换器的实现电路。
图3是SVG1输出无功电流计算框图。
图4是具有融冰系统的牵引网端电压特性图。
图5是无功防冰融冰系统波形示意图。
图6是谐波防冰融冰系统波形示意图。
具体实施方式
图1示出，本发明的一种具体实施方式为：一种交流电气化铁路牵引网在线防冰与融冰系统，包括供电臂末端防冰或融冰电流发生装置SVG1(1)、供电臂首端的电流补偿装置SVG2(2)，其中：
供电臂末端装置SVG1(1)与牵引网(4)及钢轨(5)的末端相接，在控制装置的控制下产生防冰或融冰电流。
供电臂首端装置SVG2(2)与牵引网(4)及钢轨(5)的首端相接，在控制装置的控制下补偿末端SVG1的防冰或融冰电流与机车(6)产生的无功电流。末端融冰电流发生装置SVG1(1)和首端融冰电流与无功电流补偿装置SVG2(2)可以采用图2所示的基于电力电子开关器件的单相变流器，该变流器可以采用图2所示的两电平变换器结构，直流侧由直流电容(12)组成，4个开关器件(8)两两串联后并联构成两个桥臂，每个桥臂的中点通过连接电抗器(11)与变压器(9)连接，再与接触网相连。

Claims (3)

1.一种交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰装置的控制方法，实现牵引网有无机车受流的检测和融冰电流的控制，电臂末端融冰电流发生装置SVG1(1)间断性的产生或停止产生融冰电流；供电臂首端融冰电流补偿装置SVG2(2)与牵引网(4)及钢轨(5)的首端相接，在控制装置的控制下补偿末端SVG1的防冰或融冰电流与机车(6)产生的无功电流，
a、控制器利用无融冰电流的间隔期检测供电臂末端的电压；由控制器根据电压幅值的变动判断供电臂有无机车受流：
b、根据a的判断结果，在无机车受流的工况下产生感性无功融冰电流，在有机车受流的工况提供容性无功融冰电流。
2.根据权利要求1所述之交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰装置的控制方案，其特征在于，所述融冰电流发生装置SVG1(1)可以提供无功电流，也可以提供频率低于基波或高于基波的电流；补偿装置SVG2(2)不仅补偿全部的防冰或融冰电流，也可补偿负载的无功电流，达到提高供电臂功率因数的目的。
3.一种实现权利要求1方法的交流电气化铁路牵引网在线防冰与融冰装置，包括供电臂末端的防冰或融冰电流发生装置SVG1(1)、供电臂首端的电流补偿装置SVG2(2)；供电臂末端的防冰或融冰电流发生装置SVG1(1)与牵引网(4)及钢轨(5)的末端相接，在控制装置的控制下产生防冰或融冰电流；供电臂首端融冰电流补偿装置SVG2(2)与牵引网(4)及钢轨(5)的首端相接，在控制装置的控制下补偿末端SVG1的防冰或融冰电流与机车(6)产生的无功电流。
CN201210336426.5A 2012-09-12 2012-09-12 一种交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰控制系统 Active CN102832582B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210336426.5A CN102832582B (zh) 2012-09-12 2012-09-12 一种交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210336426.5A CN102832582B (zh) 2012-09-12 2012-09-12 一种交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102832582A true CN102832582A (zh) 2012-12-19
CN102832582B CN102832582B (zh) 2015-03-25

Family

ID=47335604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210336426.5A Active CN102832582B (zh) 2012-09-12 2012-09-12 一种交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102832582B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103490645A (zh) * 2013-09-23 2014-01-01 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种单相电气化铁路接触网直流融冰装置及系统
CN104701797A (zh) * 2015-04-07 2015-06-10 国家电网公司 10kV配网线路交流融冰方法
CN105599640A (zh) * 2016-03-07 2016-05-25 西华大学 一种抑制再生制动引起的接触网过电压的装置及方法
WO2017148397A1 (zh) * 2016-03-03 2017-09-08 南京南瑞继保电气有限公司 一种兼有融冰功能的机车再生电能回馈系统及控制方法
CN110887653A (zh) * 2019-12-05 2020-03-17 北京源清慧虹信息科技有限公司 接触网状态检测方法及接触网定位器系统
CN113937705A (zh) * 2021-10-15 2022-01-14 中铁第一勘察设计院集团有限公司 一种铁路牵引网交流融冰装置及其控制方法
CN114825237A (zh) * 2022-05-17 2022-07-29 深圳量云能源网络科技有限公司 基于轨道交通系统的接触网防冰及融冰控制方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1823933C (ru) * 1992-01-27 1993-06-23 К.С. Дмитриев и Я.Е. Гоник Лини электропередачи
CN201961173U (zh) * 2011-01-31 2011-09-07 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种铁路牵引供电接触网在线防冰系统
CN102195261A (zh) * 2011-05-31 2011-09-21 长沙理工大学 18kV、40kHz 高频融冰装置及其融冰方法
CN102195260A (zh) * 2011-05-29 2011-09-21 西南交通大学 一种电气化铁道接触网工频在线防冰融冰方法
CN202094584U (zh) * 2011-04-28 2011-12-28 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种电气化铁路接触网融冰系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1823933C (ru) * 1992-01-27 1993-06-23 К.С. Дмитриев и Я.Е. Гоник Лини электропередачи
CN201961173U (zh) * 2011-01-31 2011-09-07 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种铁路牵引供电接触网在线防冰系统
CN202094584U (zh) * 2011-04-28 2011-12-28 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种电气化铁路接触网融冰系统
CN102195260A (zh) * 2011-05-29 2011-09-21 西南交通大学 一种电气化铁道接触网工频在线防冰融冰方法
CN102195261A (zh) * 2011-05-31 2011-09-21 长沙理工大学 18kV、40kHz 高频融冰装置及其融冰方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103490645A (zh) * 2013-09-23 2014-01-01 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种单相电气化铁路接触网直流融冰装置及系统
CN104701797A (zh) * 2015-04-07 2015-06-10 国家电网公司 10kV配网线路交流融冰方法
KR101975159B1 (ko) 2016-03-03 2019-05-03 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드 얼음 융해 기능을 구비한 기관차 재생 전기 에너지 피드백 시스템 및 제어 방법
WO2017148397A1 (zh) * 2016-03-03 2017-09-08 南京南瑞继保电气有限公司 一种兼有融冰功能的机车再生电能回馈系统及控制方法
KR20180100707A (ko) * 2016-03-03 2018-09-11 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드 얼음 융해 기능을 구비한 기관차 재생 전기 에너지 피드백 시스템 및 제어 방법
RU2686605C1 (ru) * 2016-03-03 2019-04-29 Нр Электрик Ко., Лтд Локомотивная регенеративная система электропитания с обратной связью и функцией антиобледенения и способ управления
US10279686B2 (en) 2016-03-03 2019-05-07 Nr Electric Co., Ltd Locomotive regenerative electric energy feedback system with ice melting function and control method
CN105599640A (zh) * 2016-03-07 2016-05-25 西华大学 一种抑制再生制动引起的接触网过电压的装置及方法
CN110887653A (zh) * 2019-12-05 2020-03-17 北京源清慧虹信息科技有限公司 接触网状态检测方法及接触网定位器系统
CN110887653B (zh) * 2019-12-05 2021-07-06 北京源清慧虹信息科技有限公司 接触网状态检测方法及接触网定位器系统
CN113937705A (zh) * 2021-10-15 2022-01-14 中铁第一勘察设计院集团有限公司 一种铁路牵引网交流融冰装置及其控制方法
CN113937705B (zh) * 2021-10-15 2023-02-24 中铁第一勘察设计院集团有限公司 一种铁路牵引网交流融冰装置及其控制方法
CN114825237A (zh) * 2022-05-17 2022-07-29 深圳量云能源网络科技有限公司 基于轨道交通系统的接触网防冰及融冰控制方法及系统
CN114825237B (zh) * 2022-05-17 2024-01-16 深圳量云能源网络科技有限公司 基于轨道交通系统的接触网防冰及融冰控制方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102832582B (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102832582B (zh) 一种交流电气化铁路接触网在线防冰与融冰控制系统
CN107953803A (zh) 一种中压柔性直流牵引供电系统及其控制方法
CN103490419B (zh) 一种配电网柔性交流直流混合供电系统
CN106849678B (zh) 多逆变器并联感应电能传输系统的功率调节方法
CN103904636B (zh) 一种基于柔性直流输电的直流牵引供电系统
CN104786872B (zh) 一种级联型无输入及输出变压器的贯通式同相供电系统
CN102074972A (zh) 一种具有无功补偿功能的能馈式牵引供电装置及控制方法
CN105226957A (zh) 一种无工频变压器的三相-单相变压装置
CN207697541U (zh) 一种中压柔性直流牵引供电系统
CN104022630A (zh) 一种多功能混合型牵引供电系统及控制方法
CN205051584U (zh) 一种无工频变压器的三相-单相变压装置
CN207518265U (zh) 城市轨道交通晶闸管型牵引整流及回馈变流系统
CN204290692U (zh) 一种电源柜
CN201877823U (zh) 直流断路器用电容器
CN103457494A (zh) 动车组辅助变流器无互联线并联控制系统及控制方法
CN203942314U (zh) 电能回馈型电池充放电与分容设备
CN104467004A (zh) 新能源汽车电机测试电源
CN203434881U (zh) 动车组辅助变流器无互联线并联供电控制系统
CN104393591A (zh) 供电系统
CN201846239U (zh) 弓网电弧试验电源装置
CN103580040A (zh) 一种配电变压器自适应补偿装置
CN201478838U (zh) 可并联辅助电源装置
CN205280823U (zh) 一种牵引网阻抗在线测试装置
CN203574377U (zh) 一种10kV远距离供电用静止无功补偿装置
CN206049416U (zh) 单相供电装置、电气化铁路牵引供电系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160629

Address after: 610031 Chengdu City, Sichuan Province, No. two North Ring Road, Southwest Jiao Tong University,

Patentee after: Southwest Jiaotong University

Patentee after: Li Qunzhan

Address before: 610031 Chengdu City, Sichuan Province, No. two North Ring Road, Southwest Jiao Tong University,

Patentee before: Southwest Jiaotong University