CN103863140B - 一种直流牵引系统电能反馈辨识装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流牵引系统电能反馈辨识装置，主要包括整流机组、直流进线及其电流传感器，直流馈线及其电流传感器、测试电阻及其电流传感器。电流传感器的输出端与辨识单元连接。当直流进线传感器检测到电流为零且测试电阻电流传感器检测到电流不为零时，辨识单元输出指令使储能装置工作在充电状态，或使地面逆变装置工作，把直流电能转换成交流电能反馈到交流电网；当直流进线电流传感器检测到电流大于零时，辨识单元使地面储能装置工作在放电状态，或使地面逆变装置停止工作。本发明技术先进，结构简单，易于实施，效果显著。

Description

一种直流牵引系统电能反馈辨识装置
技术领域
本发明涉及一种直流牵引系统电能反馈辨识装置，特别涉及地铁与城市轨道交通的直流牵引系统电能反馈到变电所的辨识技术。
背景技术
近些年来，随着电机调速技术和电力电子器件制造技术的发展和成熟，再生制动技术在城市轨道电力牵引系统中的应用逐渐普遍。城市轨道牵引供电系统采用直流制，称为直流牵引系统，其变电所采用12脉波/24脉波不可控二极管整流，当列车再生制动电能不能完全被临近处于牵引工况的列车吸收时，剩余电能应当被很好地再利用，实现节能减排，贯彻基本国策。
在直流牵引系统中，列车再生制动的电能再利用装置分为两种：一种是地面储能装置，一种是地面逆变装置。现行地面储能装置或地面逆变装置的工作策略是检测直流牵引网电压，当牵引网电压高于设定阈值时，使地面储能装置吸收剩余的反馈再生电能，或通过地面逆变装置把直流电能转换成交流电能反馈到交流电网；当牵引网电压低于设定阈值时，使地面储能装置释放储存的电能，而地面逆变装置停止工作。由此，达到牵引网上列车再生制动电能再利用的目的。然而，因为受到牵引网电压波动的影响，这种工作策略不能准确辨识反馈再生制动电能，易使地面储能装置或地面逆变装置误动作，降低再生反馈电能利用率，特别在不能准确、及时吸收再生反馈电能时，还会使牵引网电压抬高，危及牵引供电设备安全运行。
发明内容
本发明的目的就是提供一种直流牵引系统电能反馈辨识装置。及时、准确地监测再生反馈电能，控制地面储能装置或地面逆变装置的工作状态，稳定牵引网电压，提高再生电能利用率和供电可靠性。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种直流牵引系统电能反馈辨识装置，包括整流机组CV、直流进线F1及其霍尔电流传感器一CT1、直流母线B、直流馈线F2及其霍尔电流传感器二CT2、测试电阻R及其霍尔电流传感器三CT3、地面储能装置SE和负荷L；直流进线F1连接整流机组CV和母线B；直流馈线F2连接直流母线B和负荷L；测试电阻R并联在直流母线B与地G之间；霍尔电流传感器CT1、CT2、CT3的输出端与辨识单元IU的输入端相连；辨识单元IU的输出端与地面储能装置SE的控制端相连。
显然，当直流馈线F2多于2根时，所述霍尔电流传感器二CT2测得的馈线电流是指这些馈线的电流的和。测试电阻R应选择满足最小电流测量精度要求的最大电阻值。
显然，若在上述装置中不采用地面储能装置SE而采用地面逆变装置IV方案处理再生电能时，两种方案具有完全等同的实际效果。
采用本发明装置后，直流牵引系统电能反馈辨识装置通过直流进线霍尔电流传感器一CT1、霍尔直流馈线电流传感器二CT2和测试电阻霍尔电流传感器三CT3，实时监测直流进线电流、直流馈线电流和测试电阻电流，当线路上列车的再生反馈电能大于牵引电能需求总和时，即线路上存在剩余再生反馈电能，则将抬高牵引网电压，当牵引网电压高于整流机组空载电压时，整流机组关断，直流进线霍尔电流传感器器CT1检测到的电流为零，直流馈线霍尔电流传感器二CT2检测到的电流不为零，测试电阻上的霍尔电流传感器三CT3检测到的电流不为零，此时可以判断牵引网中存在反馈的再生电能，辨识单元IU发出指令，使地面储能装置SE工作在充电状态，吸收列车的再生反馈电能，或使地面逆变装置IV工作，把直流电能转换成交流电能反馈到交流电网。
当线路上列车牵引电能需求总和大于再生反馈电能时，整流机组工作，直流进线霍尔电流传感器一CT1检测到的直流进线F1电流大于零，辨识单元IU发出指令，使地面储能装置SE工作在放电状态，地面储能装置SE根据当前荷电状态等释放电能，或使地面逆变装置IV停止工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明可以准确辨识直流牵引系统中的再生反馈电能，避免采用牵引
网电压控制策略时由于牵引网电压波动带来的误判及其误判带来的不良影响。
二、本发明通过及时、准确辨识直流牵引系统的再生反馈电能，可以提高再生电能再利用的效率。
三、本发明通过及时、准确的利用再生反馈电能，可以减少由此引起的牵引网电压波动及其对供电设备带来的不利影响，提高使用寿命。
四、本发明技术先进、可靠，易于实施。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明实施例的用于地面储能装置的结构示意图。
图2是本发明实施例的用于地面逆变装置的结构示意图。
图3是本发明实施例的辨识流程示意图。
具体实施方式
实施例
如图1所示，一种直流牵引系统电能反馈辨识装置，包括整流机组CV、直流进线F1及其霍尔电流传感器一CT1、直流母线B、直流馈线F2及其霍尔电流传感器二CT2、测试电阻R及其霍尔电流传感器三CT3、地面储能装置SE和负荷L；直流进线F1连接整流机组CV和母线B；直流馈线F2连接直流母线B和负荷L；其特征在于：测试电阻R并联在直流母线B与地G之间；电流传感器一CT1、CT2、CT3的输出端与辨识单元IU的输入端相连；辨识单元IU的输出端与地面储能装置SE的控制端相连。
显然，当直流馈线F2多于2根时，所述电流传感器二CT2测得的馈线电流是指这些馈线的电流的和。
本发明的工作原理是：直流牵引系统电能反馈辨识装置通过直流进线霍尔电流传感器一CT1、直流馈线霍尔电流传感器二CT2和测试电阻霍尔电流传感器三CT3，实时监测直流进线电流、直流馈线电流和测试电阻电流，当线路上列车的再生反馈电能大于列车牵引电能需求总和，即线路上存在剩余再生反馈电能时，则将抬高牵引网电压，当牵引网电压高于整流机组空载电压时，整流机组CV关断，直流进线霍尔电流传感器器CT1检测到的电流为零，直流馈线霍尔电流传感器二CT2检测到的电流不为零，测试电阻上的霍尔电流传感器三CT3检测到的电流不为零，此时可以判断牵引网中存在反馈的再生电能，辨识单元IU发出指令，使地面储能装置SE工作在充电状态，吸收列车的再生反馈电能。
当线路上列车牵引电能需求总和大于列车再生反馈电能时，整流机组CV工作，直流进线电流传感器一CT1检测到的直流进线F1电流大于零，辨识单元IU发出指令，使地面储能装置SE工作在放电状态，地面储能装置SE根据当前荷电状态等释放电能，稳定牵引网电压。
图2所示的是本发明用于地面逆变装置的结构示意图。与图1相比，地面逆变装置IV取代地面储能装置SE并与整流机组CV并联，其他相同。地面逆变装置IV工作时把直流电能转换成交流电能，反馈到电网。
工作原理是：直流牵引系统电能反馈辨识装置通过直流进线霍尔电流传感器一CT1、直流馈线霍尔电流传感器二CT2和测试电阻霍尔电流传感器三CT3，实时监测直流进线电流、直流馈线电流和测试电阻电流，当线路上列车的再生反馈电能大于列车牵引电能需求总和时，即线路上存在剩余再生反馈电能，则将抬高牵引网电压，当牵引网电压高于整流机组空载电压时，整流机组CV关断，直流进线霍尔电流传感器CT1检测到的电流为零，直流馈线霍尔电流传感器二CT2检测到的电流不为零，测试电阻上的霍尔电流传感器三CT3检测到的电流不为零，此时可以判断牵引网中存在反馈的再生电能，辨识单元IU发出指令，使地面逆变装置IV开始工作，把直流电能转换成交流电能反馈到交流电网。
当线路上列车牵引电能需求总和大于列车再生反馈电能时，整流机组CV工作，同时，直流进线电流传感器一CT1检测到的直流进线F1电流大于零，辨识单元IU发出指令，使地面逆变装置IV停止工作。
图3是本发明实施例的辨识流程示意图。直流进线霍尔电流传感器一CT1、霍尔直流馈线电流传感器二CT2和测试电阻霍尔电流传感器三CT3实时采集直流进线电流、直流馈线电流和测试电阻电流，当线路上列车的再生反馈电能大于牵引电能需求总和，即线路上存在剩余再生反馈电能时，则将抬高牵引网电压，当牵引网电压高于整流机组空载电压时，整流机组关断，直流进线霍尔电流传感器器CT1检测到的电流为零，直流馈线霍尔电流传感器二CT2检测到的电流不为零，测试电阻上的霍尔电流传感器三CT3检测到的电流不为零，则可以判断牵引网中存在反馈的再生电能，辨识单元IU发出指令，使地面储能装置SE工作在充电状态，吸收列车的再生反馈电能，或使地面逆变装置IV工作，把直流电能转换成交流电能反馈到交流电网。
当线路上列车牵引电能需求总和大于再生反馈电能时，整流机组工作，直流进线霍尔电流传感器一CT1检测到的直流进线F1电流大于零，辨识单元IU发出指令，使地面储能装置SE工作在放电状态，地面储能装置SE根据当前荷电状态等释放电能，或使地面逆变装置IV停止工作。

Claims (2)

1.一种直流牵引系统电能反馈辨识装置，包括整流机组(CV)、直流进线(F1)及其霍尔电流传感器一(CT1)、直流母线(B)、直流馈线(F2)及其霍尔电流传感器二(CT2)、测试电阻(R)及其霍尔电流传感器三(CT3)、地面储能装置(SE)和负荷(L)；直流进线(F1)连接整流机组(CV)和母线(B)；直流馈线(F2)连接母线(B)和负荷(L)；其特征在于：测试电阻(R)并联在母线(B)与地(G)之间；霍尔电流传感器一(CT1)、霍尔电流传感器二(CT2)、霍尔电流传感器三(CT3)的输出端与辨识单元(IU)的输入端相连；辨识单元(IU)的输出端与地面储能装置(SE)的控制端相连；若霍尔电流传感器一(CT1)测得的直流进线(F1)的电流＝0，霍尔电流传感器二(CT2)测得的直流馈线(F2)的电流≠0，同时霍尔电流传感器三(CT3)测得的测试电阻(R)的电流≠0，则辨识单元(IU)的输出端输出指令使地面储能装置(SE)工作于储能或充电状态，或在地面储能装置(SE)用地面逆变装置(IV)替代时,使地面逆变装置(IV)工作，把直流电能转换成交流电能反馈到交流电网；若霍尔电流传感器一(CT1)测得的直流进线(F1)的电流＞0，则辨识单元(IU)的输出端输出指令使地面储能装置(SE)工作于释放或放电状态，或在使用地面逆变装置(IV)时使地面逆变装置(IV)停止工作。
2.根据权利要求1所述的一种直流牵引系统电能反馈辨识装置，其特征在于：测试电阻(R)应选择满足最小电流测量精度要求的最大电阻值。
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