CN111917143B - 全线式机车能馈设备控制方法和控制装置 - Google Patents

全线式机车能馈设备控制方法和控制装置 Download PDF

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CN111917143B CN202010653997.6A CN202010653997A CN111917143B CN 111917143 B CN111917143 B CN 111917143B CN 202010653997 A CN202010653997 A CN 202010653997A CN 111917143 B CN111917143 B CN 111917143B
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Abstract

本申请涉及一种全线式机车能馈系统的控制方法和装置，对于每一个机车能馈设备，所述方法包括：响应于所述直流牵引网的电压与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较后的结果，将所述机车能馈设备切换至对应的工作模式；在所述对应的工作模式下，根据预定的规则控制所述直流牵引网的电压；以及根据所接收到的或预设的无功功率指令、无功功率额定容量、实时有功功率以及调制比计算并输出无功功率。根据本申请提供的全线式机车能馈系统的控制方法和装置，能馈设备直流侧实时与直流牵引网连接时，也能够实现无功功率补偿输出，从而使得机车能馈设备能够实现24小时无功功率补偿，同时兼具牵引整流和能量回馈功能。

Description

全线式机车能馈设备控制方法和控制装置
技术领域
本申请涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种全线式机车能馈设备控制方法和控制装置。
背景技术
目前，机车(例如，地铁)能馈设备在白天可工作于能量回馈模式，回馈地铁刹车能量，稳定牵引网压；在夜间机车不运行时可工作于无功补偿模式，补偿中压供电系统容性无功，减小主所无功补偿装置负担。当前现有技术中，考虑到机车刹车的随机性以及快速性，为快速回馈刹车能量，稳定直流牵引网压，白天，能馈设备直流侧需实时与直流牵引网连接，难以实现无功功率补偿输出。而在夜间，能馈设备工作于无功补偿模式时，必须断开与直流牵引网的连接，否则存在以下问题：
(1)若能馈设备在无功补偿模式下不控直流母线电压，由于牵引整流机组单向导通性，直流牵引网受到能馈设备运行干扰，电压会不断升高，当高于整流机组空载电压时，直流牵引网压不可控，直流牵引网压不断升高，导致直流牵引网上运行设备过压跳闸；
(2)若能馈设备在无功补偿模式下控制直流母线电压，由于受电压采样误差影响，各站无功补偿工况下的能馈设备难以控制直流牵引网压为相同值，站间牵引网阻抗低，环流大。
发明内容
基于此，针对上述现有技术中的不足，本申请提供一种全线式机车能馈设备控制方法和控制装置，所述全线式机车能馈设备交流侧均接入中压供电网络，直流侧均接入直流牵引网，运行过程中始终与直流牵引网保持电气连接。在能馈设备直流侧实时与直流牵引网连接时，也能够实现无功功率补偿输出，从而使得机车能馈设备能够实现24小时无功功率补偿，同时兼具牵引整流和能量回馈功能；并且，能馈设备工作于无功补偿模式时，无需断开与直流牵引网的连接，也能保证抑制环流，并且稳定直流牵引网的电压。
根据本发明的第一个方面，提供一种全线式机车能馈系统的控制方法，所述全线式机车能馈系统包括多个机车能馈设备、多个牵引整流机组、中压供电网和直流牵引网，其中，所述多个机车能馈设备中的每一个的一端连接所述中压供电网，另一端连接所述直流牵引网，所述多个牵引整流机组中的每一个的一端连接所述中压供电网，另一端连接所述直流牵引网，对于每一个所述机车能馈设备，所述方法包括：
响应于所述直流牵引网的电压与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较后的结果，将所述机车能馈设备切换至对应的工作模式；
在所述对应的工作模式下，根据预定的规则控制所述直流牵引网的电压；以及
根据所接收到的或预设的无功功率指令、无功功率额定容量、实时有功功率以及调制比计算并输出无功功率。
根据本发明的第二个方面，提供一种全线式机车能馈系统的控制装置，所述全线式机车能馈系统包括多个机车能馈设备、多个牵引整流机组、中压供电网和直流牵引网，其中，所述多个机车能馈设备中的每一个的一端连接所述中压供电网，另一端连接所述直流牵引网，所述多个牵引整流机组中的每一个的一端连接所述中压供电网，另一端连接所述直流牵引网，对于每一个所述机车能馈设备，所述装置包括：
工作模式切换单元，用于响应于所述直流牵引网的电压与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较后的结果，将所述机车能馈设备切换至对应的工作模式；
电压控制单元，用于在所述对应的工作模式下，根据预定的规则控制所述直流牵引网的电压；以及
功率控制单元，用于根据所接收到的或预设的无功功率指令、无功功率额定容量、实时有功功率以及调制比计算并输出无功功率。
根据本发明的第三个方面，提供一种电子设备，包括：
处理器；以及
存储器，存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。
根据本发明的第四个方面，提供一种非瞬时性计算机存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被多个处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。
图1是根据本发明实施例的一种全线式机车能馈系统的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的一种全线式机车能馈设备控制方法的流程图。
图3是根据本发明实施例的一种全线式机车能馈设备控制装置的示意图。
图4是本发明实施例提供的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
图1是根据本发明实施例的一种全线式机车能馈系统的结构示意图。该全线式机车能馈系统包括N个牵引变电站31、32……3N、L个机车能馈设备312、322……3L2、M个牵引整流机组311、321……3M1、中压供电网1和直流牵引网2，其中，L>＝2，M>2，N>＝M。N个牵引变电站31、32……3N连接中压供电网1和直流牵引网2，用于将中压供电网1的三相交流电转换为直流电供直流牵引网2使用。L个能馈设备312、322……3L2位于N个牵引变电站中，每一个能馈设备的一端连接中压供电网1，另一端连接直流牵引网2。M个牵引整流机组311、321……3M1位于N个牵引变电站中，每一个牵引整流机组的一端连接中压供电网1，另一端连接直流牵引网2。
如图1所示，在本实施例中，L＝4，M＝4，N＝4。4个牵引变电站31、32……34连接35kV中压供电网1和1500V直流牵引网2。牵引变电站31、32……34中还包括整流机组311、321……341。4个能馈设备312、322……342位于4个牵引变电站中，每一个能馈设备的一端连接35kV中压供电网1，另一端连接1500V直流牵引网2，在图1中，直流牵引网2包括接触网21和钢轨22。
根据一个方面，本发明提供一种全线式机车能馈设备控制方法。图2是根据本发明实施例的一种全线式机车能馈设备控制方法的流程图。在图1所示的全线式机车能馈系统中，每一个机车能馈设备独立实施该控制方法。如图2所示，该方法包括如下步骤。
步骤S201，响应于所述直流牵引网的电压与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较后的结果，将所述机车能馈设备切换至对应的工作模式。
在该步骤中，将直流牵引网的电压分别与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较，根据比较的结果，将机车能馈设备切换至对应的工作模式，其中，该工作模式包括第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式。
具体来说，步骤S201包括如下子步骤：
子步骤S2011，响应于所述直流牵引网的电压小于所述预设的牵引整流电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第一工作模式。
子步骤S2012，响应于所述直流牵引网的电压大于等于所述预设的牵引整流电压设定值且小于所述预设的能馈电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第二工作模式。
子步骤S2013，响应于所述直流牵引网的电压大于等于所述预设的能馈电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第三工作模式。
机车能馈设备切换至对应的工作模式后，需要根据当前的工作模式，对直流牵引网的电压进行控制。从而，全线式机车能馈设备控制方法还包括：
步骤S202，在所述对应的工作模式下，根据预定的规则控制所述直流牵引网的电压。
步骤S202具体包括如下子步骤：
子步骤S2021，在运行于所述第一工作模式时，根据第一下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第一下垂特性的公式如下：
Udcref＝Uzl0-Idc×Rzl，
其中，Udcref为所述直流牵引网的电压的控制目标值，Uzl0为所述牵引整流机组空载电压，Idc为所述机车能馈设备直流输出电流，将由所述机车能馈设备流向所述直流牵引网的电流设为正值，Rzl为牵引下垂系数，该值与所述牵引整流机组下垂系数同数量级，且能够线性调节。
子步骤S2022，在运行于所述第二工作模式时，根据第二下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第二下垂特性的公式如下：
Udcref＝Unk-Idc×Rhl
其中，Udcref为所述直流牵引网的电压的控制目标值，Unk为恒压控制值，Idc为所述机车能馈设备直流输出电流，将由所述机车能馈设备流向所述直流牵引网的电流设为正值，Rhl为环流抑制虚拟阻抗，其计算公式如下：
Rhl＝(△U1/Ihl-RL)/2
其中，△U1为所述机车能馈设备的电压采样误差范围，Ihl为所设定的允许的牵引变电站之间环流最大值，RL为具有能馈设备的牵引变电站之间直流牵引网的阻抗值。
根据第二下垂特性控制直流牵引网的电压，能够抑制环流，稳定直流牵引网的电压，解决能馈设备工作于无功补偿模式与直流牵引网连接时存在的技术问题。
根据一个实施例，Unk为1720V，△U1取值为10V，Ih1取值为10A，RL取值为50mΩ，计算得到Rh1为0.475Ω。
子步骤S2023，在运行于所述第三工作模式时，根据第三下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第三下垂特性的公式如下：
Unk＝Unk_on-△U2
其中，Unk_on为预设的机车能馈电压设定值，△U2为预设的电压调节值，其范围可以为10V～50V。
在机车能馈装置运行的过程中，需要对计算允许输出的无功功率。从而，全线式机车能馈设备控制方法还包括：
步骤S203，根据所接收到的或预设的无功功率指令、无功功率额定容量、实时有功功率以及调制比计算并输出无功功率。
在第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式下，均根据步骤S203输出功率。
根据一个具体的实施例，计算允许输出无功功率指令Qy的方法包括如下步骤：
步骤1，能馈设备接收到或自身设定的无功功率为Qa，例如，该接收到或自身设定的无功功率Qa为600kVar。
步骤2，根据能馈设备的额定容量SN，实时有功功率P和无功功率额定容量QN，计算能够发出的无功补偿容量Q1为：
Figure BDA0002576037430000061
本实施例中，能馈系统额定容量SN为2000kVA,实时有功功率P为1500kW，无功功率额定容量QN为2000kVar，则计算出Q1为1322kVar。
步骤3，根据能馈设备所测的直流牵引网电压幅值Udc，所测能馈设备中的逆变器交流线电压有效值Uac，逆变器交流侧实时有功功率P，逆变器交流侧电抗器阻抗值ZL以及逆变器允许调制比为M，若采用SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)调制时，可发出无功功率补偿容量Q2为：
Figure BDA0002576037430000071
本实施例中，若测得Uac为500V，P为500kW，Udc为1700V，M为1，ZL为0.094Ω，计算得到Q2为498kVar。
需要注意的是，处理SVPWM调制，还可以采用其他调制方式，本领域技术人员可以理解的是，对应不同的调制方式有不同的Q2计算公式，这些都属于本申请覆盖的范围。
步骤4、计算无功补偿模式下允许发出的无功功率Qy：
Qy＝min{Qa，Q1，Q2}
即无功补偿模式下允许发出的无功功率Qy为Qa、Q1和Q2中的最小值。
在机车能馈设备进入对应的工作模式后，需要实时判断机车能馈设备是否满足退出当前工作模式的条件。从而，进一步的，该全线式机车能馈设备控制方法还包括：步骤S204，响应于满足退出所述对应的工作模式的条件，退出当前对应的工作模式。
步骤S204包括如下子步骤：
子步骤S2041，响应于所述机车能馈设备的有功功率小于预设的牵引功率设定值，退出所述第一工作模式。
子步骤S2042，响应于所述直流牵引网的电压小于所述预设的牵引整流电压设定值或大于等于所述预设的能馈电压设定值，退出所述第二工作模式。
子步骤S2043，响应于所述机车能馈设备的有功功率小于预设的能量回馈功率值，退出所述第三工作模式。
在机车能馈设备退出对应的工作模式后，返回步骤S201，判断机车能馈设备满足处于哪一工作模式的条件，并将机车能馈设备切换至对应的工作模式。
根据本申请提供的全线式机车能馈设备控制方法，所述全线式机车能馈设备交流侧均接入中压供电网络，直流侧均接入直流牵引网，运行过程中始终与直流牵引网保持电气连接。在能馈设备直流侧实时与直流牵引网连接时，也能够实现无功功率补偿输出，从而使得机车能馈设备能够实现24小时无功功率补偿，同时兼具牵引整流和能量回馈功能；并且，能馈设备工作于无功补偿模式时，无需断开与直流牵引网的连接，也能保证抑制环流，并且稳定直流牵引网的电压。
根据另一个方面，本发明还提供一种全线式机车能馈设备控制装置。图3是根据本发明实施例的一种全线式机车能馈设备控制装置的示意图。在图1所示的全线式机车能馈系统中，每一个机车能馈设备均包含该控制装置。如图3所示，该装置包括如下单元。
工作模式切换单元301，用于响应于所述直流牵引网的电压与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较后的结果，将所述机车能馈设备切换至对应的工作模式。
工作模式切换单元301将直流牵引网的电压分别与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较，根据比较的结果，将机车能馈设备切换至对应的工作模式，其中，该工作模式包括第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式。
具体来说，工作模式切换单元301包括如下子单元：
第一工作模式切换子单元3011，用于响应于所述直流牵引网的电压小于所述预设的牵引整流电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第一工作模式。
第二工作模式切换子单元3012，用于响应于所述直流牵引网的电压大于等于所述预设的牵引整流电压设定值且小于所述预设的能馈电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第二工作模式。
第三工作模式切换子单元3013，用于响应于所述直流牵引网的电压大于等于所述预设的能馈电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第三工作模式。
机车能馈设备切换至对应的工作模式后，需要根据当前的工作模式，对直流牵引网的电压进行控制。从而，全线式机车能馈设备控制装置还包括：
电压控制单元302，用于在所述对应的工作模式下，根据预定的规则控制所述直流牵引网的电压。
电压控制单元302具体包括如下子单元：
第一电压控制子单元3021，用于在运行于所述第一工作模式时，根据第一下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第一下垂特性的公式如下：
Udcref＝Uzl0-Idc×Rzl，
其中，Udcref为所述直流牵引网的电压的控制目标值，Uzl0为所述牵引整流机组空载电压，Idc为所述机车能馈设备直流输出电流，将由所述机车能馈设备流向所述直流牵引网的电流设为正值，Rzl为牵引下垂系数，该值与所述牵引整流机组下垂系数同数量级，且能够线性调节。
第二电压控制子单元3022，用于在运行于所述第二工作模式时，根据第二下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第二下垂特性的公式如下：
Udcref＝Unk-Idc×Rhl
其中，Udcref为所述直流牵引网的电压的控制目标值，Unk为恒压控制值，Idc为所述机车能馈设备直流输出电流，将由所述机车能馈设备流向所述直流牵引网的电流设为正值，Rhl为环流抑制虚拟阻抗，其计算公式如下：
Rhl＝(△U1/Ihl-RL)/2
其中，△U1为所述机车能馈设备的电压采样误差范围，Ihl为所设定的允许的牵引变电站之间环流最大值，RL为具有能馈设备的牵引变电站之间直流牵引网的阻抗值。
根据第二下垂特性控制直流牵引网的电压，能够抑制环流，稳定直流牵引网的电压，解决能馈设备工作于无功补偿模式与直流牵引网连接时存在的技术问题。
根据一个实施例，Unk为1720V，△U1取值为10V，Ih1取值为10A，RL取值为50mΩ，计算得到Rh1为0.475Ω。
第三电压控制子单元3023，用于在运行于所述第三工作模式时，根据第三下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第三下垂特性的公式如下：
Unk＝Unk_on-△U2
其中，Unk_on为预设的机车能馈电压设定值，△U2为预设的电压调节值，其范围可以为10V～50V。
在机车能馈装置运行的过程中，需要对计算允许输出的无功功率。从而，全线式机车能馈设备控制装置还包括：
功率控制单元303，用于根据所接收到的或预设的无功功率指令、无功功率额定容量、实时有功功率以及调制比计算并输出无功功率。
在第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式下，均根据功率控制单元303的操作输出功率。
根据一个具体的实施例，计算允许输出无功功率指令Qy的方法包括如下步骤：
步骤1，能馈设备接收到或自身设定的无功功率为Qa，例如，该接收到或自身设定的无功功率Qa为600kVar。
步骤2，根据能馈设备的额定容量SN，实时有功功率P和无功功率额定容量QN，计算能够发出的无功补偿容量Q1为：
Figure BDA0002576037430000101
本实施例中，能馈系统额定容量SN为2000kVA,实时有功功率P为1500kW，无功功率额定容量QN为2000kVar，则计算出Q1为1322kVar。
步骤3，根据能馈设备所测的直流牵引网电压幅值Udc，所测能馈设备中的逆变器交流线电压有效值Uac，逆变器交流侧实时有功功率P，逆变器交流侧电抗器阻抗值ZL以及逆变器允许调制比为M，若采用SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)调制时，可发出无功功率补偿容量Q2为：
Figure BDA0002576037430000111
本实施例中，若测得Uac为500V，P为500kW，Udc为1700V，M为1，ZL为0.094Ω，计算得到Q2为498kVar。
需要注意的是，处理SVPWM调制，还可以采用其他调制方式，本领域技术人员可以理解的是，对应不同的调制方式有不同的Q2计算公式，这些都属于本申请覆盖的范围。
步骤4、计算无功补偿模式下允许发出的无功功率Qy：
Qy＝min{Qa，Q1，Q2}
即无功补偿模式下允许发出的无功功率Qy为Qa、Q1和Q2中的最小值。
在机车能馈设备进入对应的工作模式后，需要实时判断机车能馈设备是否满足退出当前工作模式的条件。从而，进一步的，该全线式机车能馈设备控制方法还包括：工作模式退出单元304，用于响应于满足退出所述对应的工作模式的条件，退出当前对应的工作模式。
工作模式退出单元304包括如下子单元：
第一工作模式退出子单元3041，用于响应于所述机车能馈设备的有功功率小于预设的牵引功率设定值，退出所述第一工作模式。
第二工作模式退出子单元3042，用于响应于所述直流牵引网的电压小于所述预设的牵引整流电压设定值或大于等于所述预设的能馈电压设定值，退出所述第二工作模式。
第三工作模式退出子单元3043，用于响应于所述机车能馈设备的有功功率小于预设的能量回馈功率值，退出所述第三工作模式。
在机车能馈设备退出对应的工作模式后，工作模式切换单元301判断机车能馈设备满足处于哪一工作模式的条件，并将机车能馈设备切换至对应的工作模式。
根据本申请提供的全线式机车能馈设备控制装置，所述全线式机车能馈设备交流侧均接入中压供电网络，直流侧均接入直流牵引网，运行过程中始终与直流牵引网保持电气连接。在能馈设备直流侧实时与直流牵引网连接时，也能够实现无功功率补偿输出，从而使得机车能馈设备能够实现24小时无功功率补偿，同时兼具牵引整流和能量回馈功能；并且，能馈设备工作于无功补偿模式时，无需断开与直流牵引网的连接，也能保证抑制环流，并且稳定直流牵引网的电压。
参阅图4，图4提供一种电子设备，包括处理器；以及存储器，所述存储器存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述计算机指令时实现如图2所示的方法以及细化方案。
应该理解，上述的装置实施例仅是示意性的，本发明披露的装置还可通过其它的方式实现。例如，上述实施例中所述单元/模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如，多个单元、模块或组件可以结合，或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略或不执行。
另外，若无特别说明，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以两个以上单元/模块集成在一起。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序模块的形式实现。
所述集成的单元/模块如果以硬件的形式实现时，该硬件可以是数字电路，模拟电路等等。硬件结构的物理实现包括但不局限于晶体管，忆阻器等等。若无特别说明，所述处理器或芯片可以是任何适当的硬件处理器，比如CPU、GPU、FPGA、DSP和ASIC等等。若无特别说明，所述片上缓存、片外内存、存储器可以是任何适当的磁存储介质或者磁光存储介质，比如，阻变式存储器RRAM(Resistive Random Access Memory)、动态随机存取存储器DRAM(Dynamic Random Access Memory)、静态随机存取存储器SRAM(Static Random-AccessMemory)、增强动态随机存取存储器EDRAM(Enhanced Dynamic Random Access Memory)、高带宽内存HBM(High-Bandwidth Memory)、混合存储立方HMC(Hybrid Memory Cube)等等。
所述集成的单元/模块如果以软件程序模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本披露各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请实施例还提供一种非瞬时性计算机存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被多个处理器执行时，使得所述处理器执行如图2所示的方法以及细化方案。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全线式机车能馈系统的控制方法，所述全线式机车能馈系统包括多个机车能馈设备、多个牵引整流机组、中压供电网和直流牵引网，其中，所述多个机车能馈设备中的每一个的一端连接所述中压供电网，另一端连接所述直流牵引网，所述多个牵引整流机组中的每一个的一端连接所述中压供电网，另一端连接所述直流牵引网，对于每一个所述机车能馈设备，所述方法包括：
响应于所述直流牵引网的电压与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较后的结果，将所述机车能馈设备切换至对应的工作模式；
在所述对应的工作模式下，根据预定的规则控制所述直流牵引网的电压；
根据所接收到的或预设的无功功率指令、无功功率额定容量、实时有功功率以及调制比，计算并输出无功功率；以及
响应于满足退出所述对应的工作模式的条件，退出当前对应的工作模式；
其中，所述响应于直流牵引网的电压与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较后的结果，将机车能馈设备切换至对应的工作模式包括：
响应于所述直流牵引网的电压小于所述预设的牵引整流电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第一工作模式；
响应于所述直流牵引网的电压大于等于所述预设的牵引整流电压设定值且小于所述预设的能馈电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第二工作模式；
响应于所述直流牵引网的电压大于等于所述预设的能馈电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第三工作模式；
其中，所述在所述对应的工作模式下，根据预定的规则控制所述直流牵引网的电压包括：
在运行于所述第一工作模式时，根据第一下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第一下垂特性的公式如下：
Udcref＝Uzl0-Idc×Rzl，
其中，Udcref为所述直流牵引网的电压的控制目标值，Uzl0为所述牵引整流机组空载电压，Idc为所述机车能馈设备直流输出电流，将由所述机车能馈设备流向所述直流牵引网的电流设为正值，Rzl为牵引下垂系数，该值与所述牵引整流机组下垂系数同数量级，且能够线性调节；
在运行于所述第二工作模式时，根据第二下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第二下垂特性的公式如下：
Udcref＝Unk-Idc×Rhl
其中，Udcref为所述直流牵引网的电压的控制目标值，Unk为恒压控制值，Idc为所述机车能馈设备直流输出电流，将由所述机车能馈设备流向所述直流牵引网的电流设为正值，Rhl为环流抑制虚拟阻抗，其计算公式如下：
Rhl＝(△U1/Ihl-RL)/2
其中，△U1为所述机车能馈设备的电压采样误差范围，Ihl为所设定的允许的牵引变电站之间环流最大值，RL为具有能馈设备的牵引变电站之间直流牵引网的阻抗值；
在运行于所述第三工作模式时，根据第三下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第三下垂特性的公式如下：
Unk＝Unk_on-△U2
其中，Unk_on为预设的机车能馈电压设定值，△U2为预设的电压调节值。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述响应于满足退出所述对应的工作模式的条件，退出当前对应的工作模式包括：
响应于所述机车能馈设备的有功功率小于预设的牵引功率设定值，退出所述第一工作模式。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述响应于满足退出所述当前对应的工作模式的条件，退出当前对应的工作模式包括：
响应于所述直流牵引网的电压小于所述预设的牵引整流电压设定值或大于等于所述预设的能馈电压设定值，退出所述第二工作模式。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述响应于满足退出所述当前对应的工作模式的条件，退出当前对应的工作模式包括：
响应于所述机车能馈设备的有功功率小于预设的能量回馈功率值，退出所述第三工作模式。
5.一种全线式机车能馈系统的控制装置，所述全线式机车能馈系统包括多个机车能馈设备、多个牵引整流机组、中压供电网和直流牵引网，其中，所述多个机车能馈设备中的每一个的一端连接所述中压供电网，另一端连接所述直流牵引网，所述多个牵引整流机组中的每一个的一端连接所述中压供电网，另一端连接所述直流牵引网，对于每一个所述机车能馈设备，所述装置包括：
工作模式切换单元，用于响应于所述直流牵引网的电压与预设的牵引整流电压设定值以及预设的能馈电压设定值进行比较后的结果，将所述机车能馈设备切换至对应的工作模式；
电压控制单元，用于在所述对应的工作模式下，根据预定的规则控制所述直流牵引网的电压；
功率控制单元，用于根据所接收到的或预设的无功功率指令、无功功率额定容量、实时有功功率以及调制比，计算并输出无功功率；以及
工作模式退出单元，用于响应于满足退出所述对应的工作模式的条件，退出当前对应的工作模式；
其中，所述工作模式切换单元包括：
第一工作模式切换子单元，用于响应于所述直流牵引网的电压小于所述预设的牵引整流电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第一工作模式；
第二工作模式切换子单元，用于响应于所述直流牵引网的电压大于等于所述预设的牵引整流电压设定值且小于所述预设的能馈电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第二工作模式；
第二工作模式切换子单元，用于响应于所述直流牵引网的电压大于等于所述预设的能馈电压设定值，将所述机车能馈设备切换至第三工作模式；
其中，所述电压控制单元包括：
第一电压控制子单元，用于在运行于所述第一工作模式时，根据第一下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第一下垂特性的公式如下：
Udcref＝Uzl0-Idc×Rzl，
其中，Udcref为所述直流牵引网的电压的控制目标值，Uzl0为所述牵引整流机组空载电压，Idc为所述机车能馈设备直流输出电流，将由所述机车能馈设备流向所述直流牵引网的电流设为正值，Rzl为牵引下垂系数，该值与所述牵引整流机组下垂系数同数量级，且能够线性调节；
第二电压控制子单元，用于在运行于所述第二工作模式时，根据第二下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第二下垂特性的公式如下：
Udcref＝Unk-Idc×Rhl
其中，Udcref为所述直流牵引网的电压的控制目标值，Unk为恒压控制值，Idc为所述机车能馈设备直流输出电流，将由所述机车能馈设备流向所述直流牵引网的电流设为正值，Rhl为环流抑制虚拟阻抗，其计算公式如下：
Rhl＝(△U1/Ihl-RL)/2
其中，△U1为所述机车能馈设备的电压采样误差范围，Ihl为所设定的允许的牵引变电站之间环流最大值，RL为具有能馈设备的牵引变电站之间直流牵引网的阻抗值；
第三电压控制子单元，用于在运行于所述第三工作模式时，根据第三下垂特性控制所述直流牵引网的电压，其中，所述第三下垂特性的公式如下：
Unk＝Unk_on-△U2
其中，Unk_on为预设的机车能馈电压设定值，△U2为预设的电压调节值。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述工作模式退出单元包括：
第一工作模式退出子单元，用于响应于所述机车能馈设备的有功功率小于预设的牵引功率设定值，退出所述第一工作模式。
7.如权利要求5所述的装置，其中，所述工作模式退出单元包括：
第二工作模式退出子单元，用于响应于所述直流牵引网的电压小于所述预设的牵引整流电压设定值或大于等于所述预设的能馈电压设定值，退出所述第二工作模式。
8.如权利要求5所述的装置，其中，所述工作模式退出单元包括：
第三工作模式退出子单元，用于响应于所述机车能馈设备的有功功率小于预设的能量回馈功率值，退出所述第三工作模式。
9.一种电子设备，包括：
处理器；以及
存储器，存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4任一者所述的方法。
10.一种非瞬时性计算机存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4任一者所述的方法。
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