CN112677831B - 一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法 - Google Patents
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Abstract
一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法，以提高供电系统的利用率和可靠性，减少正常运行时电分相数量、减少牵引供电系统中重要的薄弱环节。通过多层次、多关联位置互联互通，构建网格化的多电源牵引供电系统；牵引网上，通过五种工程措施实现系统联通：①采用断路器方式全分段连接实现牵引供电系统供电臂上行牵引网、下行牵引网联通；②采用单相牵引变压器，实现牵引变电所左右侧供电臂牵引网互联互通；③采用双边供电方式，实现相邻牵引变电所牵引网的互联互通；④通过将相邻牵引变电所接入同一地方高压变电站，实现不同牵引变电所间高压侧的联通；⑤相邻组群间的相邻牵引变电所通过高压线路进行高压侧连接，实现相邻组群供电系统间的联通。
Description
技术领域
本发明涉及电气化铁路牵引供电系统，特别涉及一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法。
背景技术
我国电气化铁路均采用单相交流工频供电制式，牵引负荷供电可靠性要求很高、为一级负荷，每个牵引变电所需要从电力系统引入两回独立110kV及以上电压等级电源供电，牵引供电系统的供电拓扑结构为：以电力系统110kV及以上电压等级变电站接入点为起点、通过110kV及以上电压等级输电线路至牵引变电所低压27.5kV馈线止，为一主一备方式运行的两个并联传输回路，从低压27.5kV馈线起至牵引负荷止为无备用牵引网系统，对于复线而言，虽然负荷通过供电臂末端的分区所实现牵引网上下行并联供电，但是，一旦列车牵引负荷所在上行(或下行)牵引网发生故障，列车将无法获取电源，因此，总体而言，牵引供电系统形成了以供电臂上行(或下行)为单元的线性化供电孤岛，各孤岛间设置了电分相进行绝缘分割，正常情况下，各供电孤岛仅由唯一供电电源供电，其供电可靠性无法得到根本提高，同时，由于供电能力和设备配置需分别满足各孤岛短时出现的最大供电需求，因此，牵引供电系统的利用率较低、运营成本较高，同时，解决供电系统难题的空间和手段也受到极大的限制，此外，高速运行的列车在通过各供电孤岛间设置的电分相时，存在电磁暂态过程及短时失电问题，这也构成了牵引供电系统的薄弱环节。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法，以实现牵引供电系统多层次、多关联位置的互联互通，提高供电系统的利用率和可靠性，减少正常运行时电分相数量、减少牵引供电系统中重要的薄弱环节，较好的解决目前存在的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法，其特征是：通过多层次、多关联位置互联互通，构建网格化的多电源牵引供电系统；牵引网上，通过五种工程措施实现系统联通：①采用断路器方式全分段连接实现牵引供电系统供电臂上行牵引网、下行牵引网联通；②采用单相牵引变压器，实现牵引变电所左右侧供电臂牵引网互联互通；③采用双边供电方式，实现相邻牵引变电所牵引网的互联互通；④通过将相邻牵引变电所接入同一地方高压变电站，实现不同牵引变电所间高压侧的联通；⑤相邻组群间的相邻牵引变电所通过高压线路进行高压侧连接，实现相邻组群供电系统间的联通；
其中：所述牵引供电系统供电臂上行牵引网和下行牵引网采用断路器方式全分段并联所连接，并联所断路器为常闭状态，同时牵引网上设置电分段，实现全分段方式全并联供电；采用单相牵引变压器，通过左右侧供电臂共用27.5kV母线，实现牵引变电所左右侧供电臂牵引网互联互通的同时，正常运行方式下、牵引变电所所端电分相按照电分段方式运行；不同牵引变电所相邻供电臂通过断路器方式全分段并联所连接，并联所断路器为常闭状态，实现双边供电，取消相邻牵引变电所间电分相，设置电分段；
按2～3个牵引变电所由同一地方高压变电站供电方案，将电气化铁路全线牵引变电所形成由数个地方高压变电站为单元的组群供电格局，相邻组群间牵引网设置电分相及常规分区所，正常运行方式下、分区所越区开关为常开状态；相邻组群间的相邻牵引变电所通过110kV及以上电压等级两相输电线路进行高压侧连接，形成组群间备用电源，一旦一个组群地方高压变电站出现故障、完全退出运行时，由该地方高压变电站承担供电的牵引变电所通过组群间备用电源实现供电。
本发明的有益效果是，通过多层次、多关联位置互联互通，构建网格化的多电源牵引供电系统，提高系统供电能力，同时，各联通位置均设置断路器，确保故障情况下继电保护的选择性和速动性，大幅度提高了牵引供电系统的可靠性和灵活性，通过互联互通的网格间负荷的调整和补充，能够提高整个牵引供电系统的利用率，也为解决牵引供电系统难题拓展了空间、手段和层次，同时，大量减少了正常运行状态下接触网上的电分相，减少了牵引供电系统中重要的薄弱环节，提高了系统的安全性和可靠性。
附图说明
本说明书包括如下三幅附图：
图1是目前牵引供电系统典型系统示意图。
图2是本发明一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法中单个供电单元系统示意图。
图3是本发明一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法中多个供电单元系统示意图。
图中示出零部件、部位名称及所对应的标记：电力系统110kV及以上电压等级变电站1、电力系统110kV及以上电压等级三相母线2、110kV及以上电压等级三相输电线路3、三相牵引变压器4、牵引变电所27.5kV母线5、27.5kV常闭断路器6、常规分区所7、上行牵引网8、下行牵引网9、电分相10、牵引负荷11、电力系统110kV及以上电压等级两相母线12、110kV及以上电压等级两相输电线路13、单相牵引变压器14、左右侧供电臂共用27.5kV母线15、断路器方式全分段并联所16、电分段17、相邻牵引变电所110kV及以上电压等级两相输电线路18。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，牵引供电系统每牵引变电所从电力系统110kV及以上电压等级变电站1的三相母线2引入两回独立110kV及以上电压等级电源供电，牵引供电系统的供电拓扑结构为：以电力系统110kV及以上电压等级变电站接入点为起点，通过110kV及以上电压等级三相输电线路3、三相牵引变压器4至牵引变电所低压27.5kV母线5止，为一主一备方式运行的两个并联传输回路，从低压27.5kV母线5通过常闭断路器6经牵引网至牵引负荷11止为无备用牵引网系统，对于复线而言，虽然负荷通过供电臂末端的分区所7实现上行牵引网8和下行牵引网9并联供电，但是，一旦列车牵引负荷所在上行(或下行)牵引网发生故障，列车将无法获取电源，因此，总体而言，牵引供电系统形成了以供电臂上行(或下行)为单元的线性化供电孤岛，各孤岛间设置了电分相10进行绝缘分割，正常情况下，各供电孤岛仅由唯一供电电源供电。
为了解决目前牵引供电系统面临的问题和挑战，通过改变牵引供电系统线性化的供电拓扑结构，采用网格化的供电拓扑结构，打通供电孤岛间的绝缘分割，实现牵引负荷的多电源供电，同时，利用先进的保护、测控技术，实现网格单元故障情况下的准确判断和定位，切除故障网格单元，保留并维持非故障单元的正常供电。
为此，需要从不同层次、不同关联位置构建互联互通的网格化牵引供电系统。复线上下行牵引网通过设置断路器方式全分段并联所，实现复线上下行牵引网的互联互通；牵引变电所两侧供电臂牵引网通过采用单相牵引变压器，实现两侧供电臂牵引网的互联互通；相邻牵引变电所的27.5kV侧牵引网通过采用双边供电，实现相邻牵引变电所牵引网的互联互通，同时相邻牵引变电所的高压侧(110kV及以上电压等级)通过接入同一地方电力变电站，实现相邻牵引变电所高压侧的互联互通。这样通过多层次、多关联位置互联互通，且各联通位置均设置断路器，能够构建网格化的多电源牵引供电系统，一方面可以实现对牵引负荷的多源供电，同时，采用先进的保护、测控技术，利用断路器的操作，可以实现网格单元故障情况下的准确判断和定位，快速切除故障网格单元，保留并维持非故障单元的正常供电，极大提高牵引供电系统的可靠性；另一方面，通过互联互通的网格间负荷的调整和补充，能够提高整个牵引供电系统的利用率，也为解决牵引供电系统难题拓展了空间、手段和层次，同时，大量减少了正常运行状态下接触网上的电分相，减少了牵引供电系统中重要的薄弱环节，提高了系统的安全性和可靠性。
参照图2和图3，本发明一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法，通过多层次、多关联位置互联互通，构建网格化的多电源牵引供电系统；牵引网上，通过五种工程措施实现系统联通：(1)采用断路器方式全分段连接实现牵引供电系统供电臂上行牵引网8、下行牵引网9联通；(2)采用单相牵引变压器，实现牵引变电所左右侧供电臂牵引网互联互通；(3)采用双边供电方式，实现相邻牵引变电所牵引网的互联互通；(4)通过将相邻牵引变电所接入同一地方高压变电站，实现不同牵引变电所间的联通；(5)相邻组群间的相邻牵引变电所通过高压线路进行高压侧连接，实现相邻组群供电系统间的联通。
参照图2和图3，牵引供电系统供电臂上下行牵引网采用断路器方式全分段连接实现全并联供电，这样实现复线上下行牵引网互联互通的同时，可最大限度的综合利用线路大坡道或运输组织自然形成的上下行负荷差异、采用轻负荷方向牵引网分流承担重负荷方向牵引负荷供电的方式，经济有效的提高牵引供电系统供电能力。采用单相牵引变压器，实现牵引变电所左右侧供电臂牵引网互联互通的同时，正常运行方式下、牵引变电所所端电分相按电分段方式运行；采用双边供电方式，实现相邻牵引变电所牵引网的互联互通，在大幅度提高牵引供电系统供电能力的同时，取消相邻牵引变电所间电分相，设置电分段。为了最大限度的减少双边供电方式下，相邻牵引变电所在电力系统高压侧产生的环流，将相邻牵引变电所接入同一地方高压变电站，同时，考虑系统承受负序的能力，按照相邻2～3个牵引变电所为一组接入同一地方高压变电站，这样形成全线牵引变电所由数个地方高压变电站为单元的组群供电格局。此外，为进一步提高供电可靠性，相邻组群间的相邻牵引变电所通过高压线路进行高压侧连接，形成组群间备用电源，以保证一旦一个组群地方高压变电站出现故障、完全退出运行时，由该地方高压变电站承担供电的牵引变电所还能够通过组群间备用电源实现供电。
参照图2，牵引供电系统供电臂上行牵引网8和下行牵引网9采用断路器方式全分段并联所16连接，并联所断路器为常闭状态，同时牵引网上设置电分段17，实现全分段方式全并联供电；采用单相牵引变压器14，通过左右侧供电臂共用27.5kV母线15，实现牵引变电所左右侧供电臂牵引网互联互通的同时，正常运行方式下、牵引变电所所端电分相可按照电分段方式运行；不同牵引变电所相邻供电臂通过断路器方式全分段并联所16连接，并联所断路器为常闭状态，实现双边供电，在大幅度提高供电能力的同时，取消相邻牵引变电所间电分相，设置电分段。为了最大限度的减少双边供电方式下，相邻牵引变电所在电力系统高压侧产生的环流，将相邻牵引变电所接入同一地方高压变电站，同时，考虑系统承受负序的能力，按照相邻2～3个牵引变电所为一组接入同一地方高压变电站。
参照图3，按2～3个牵引变电所由同一地方高压变电站供电方案，则电气化铁路全线牵引变电所将形成由数个地方高压变电站为单元的组群供电格局，相邻组群间牵引网设置电分相10及常规分区所7，正常运行方式下、分区所越区开关为常开状态。为进一步提高供电可靠性，相邻组群间的相邻牵引变电所通过110kV及以上电压等级两相输电线路18进行高压侧连接，形成组群间备用电源，以保证一旦一个组群地方高压变电站出现故障、完全退出运行时，由该地方高压变电站承担供电的牵引变电所还能够通过组群间备用电源18实现供电。
本发明通过多层次、多关联位置互联互通，构建网格化的多电源牵引供电系统，提供系统供电能力，同时，各联通位置均设置断路器，确保故障情况下继电保护的选择性和速动性，大幅度提高了牵引供电系统的可靠性和灵活性，通过互联互通的网格间负荷的调整和补充，能够提高整个牵引供电系统的利用率，也为解决牵引供电系统难题拓展了空间、手段和层次，同时，大量减少了正常运行状态下接触网上的电分相，减少了牵引供电系统中重要的薄弱环节，提高了系统的安全性和可靠性。
Claims (2)
1.一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法，其特征是：通过多层次、多关联位置互联互通，构建网格化的多电源牵引供电系统；牵引网上，通过五种工程措施实现系统联通：①采用断路器方式全分段连接实现牵引供电系统供电臂上行牵引网(8)、下行牵引网(9)联通；②采用单相牵引变压器，实现牵引变电所左右侧供电臂牵引网互联互通；③采用双边供电方式，实现相邻牵引变电所牵引网的互联互通；④通过将相邻牵引变电所接入同一地方高压变电站，实现不同牵引变电所间高压侧的联通；⑤相邻组群间的相邻牵引变电所通过高压线路进行高压侧连接，实现相邻组群供电系统间的联通；
其中：所述牵引供电系统供电臂上行牵引网(8)和下行牵引网(9)采用断路器方式全分段并联所(16)连接，并联所断路器为常闭状态，同时牵引网上设置电分段(17)，实现全分段方式全并联供电；采用单相牵引变压器(14)，通过左右侧供电臂共用27.5kV母线(15)，实现牵引变电所左右侧供电臂牵引网互联互通的同时，正常运行方式下、牵引变电所所端电分相按照电分段方式运行；不同牵引变电所相邻供电臂通过断路器方式全分段并联所(16)连接，并联所断路器为常闭状态，实现双边供电，取消相邻牵引变电所间电分相，设置电分段；
按2～3个牵引变电所由同一地方高压变电站供电方案，将电气化铁路全线牵引变电所形成由数个地方高压变电站为单元的组群供电格局，相邻组群间牵引网设置电分相(10)及常规分区所(16)，正常运行方式下、分区所越区开关为常开状态；相邻组群间的相邻牵引变电所通过110kV及以上电压等级两相输电线路(18)进行高压侧连接，形成组群间备用电源，一旦一个组群地方高压变电站出现故障、完全退出运行时，由该地方高压变电站承担供电的牵引变电所通过组群间备用电源实现供电。
2.如权利要求1所述一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法，其特征是：各联通位置均设置断路器，构建可控网格化的多电源牵引供电系统，利用断路器的操作，实现网格单元故障情况下的准确判断和定位，快速切除故障网格单元。
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| CN112677831A (zh) | 2021-04-20 |
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