CN114069627A - 一种牵引供电系统电能质量综合治理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请中一个或多个实施例提供一种牵引供电系统电能质量综合治理装置及方法，包括：功率融通模块和至少两个高通滤波模块均连接于接触网，储能模块连接于功率融通模块；功率融通模块，包括：至少两个降压变压器和至少两个功率单元，至少两个功率单元相互并联，其中一个功率单元连接第一降压变压器的副边，第一降压变压器的原边通过接触网与第一供电臂连接，另一个功率单元连接第二降压变压器的副边，第二降压变压器的原边通过接触网与第二供电臂连接；储能模块，包括：至少一个控制储能单元和至少一个储能支路，至少一个储能支路与至少一个控制储能单元并联。本申请能够进行功率融通、储存能量并对全谐波进行滤波。

Description

一种牵引供电系统电能质量综合治理装置及方法

技术领域

本申请中一个或多个实施例涉及电能治理技术领域，尤其涉及一种牵引供电系统电能质量综合治理装置及方法。

背景技术

随着大功率交直交电力机车的发展，对牵引供电系统的供电质量及容量需求日益增大，同时由于交流机车的引入，虽然功率因数得以改善，但是也使得牵引供电网引入了大量的高次谐波，现有技术中的牵引供电系统存在车网谐振且供电容量不足的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请中一个或多个实施例的目的在于提出一种牵引供电系统电能质量综合治理装置及方法，以解决现有技术存在车网谐振且供电容量不足的问题。

基于上述目的，本申请中一个或多个实施例提供了一种牵引供电系统电能质量综合治理装置，包括：

功率融通模块、储能模块和至少两个高通滤波模块；

所述功率融通模块和至少两个高通滤波模块均连接于接触网，所述储能模块连接于所述功率融通模块；

所述功率融通模块，包括：至少两个降压变压器和至少两个功率单元，所述至少两个功率单元相互并联，其中一个所述功率单元连接第一降压变压器的副边，所述第一降压变压器的原边通过所述接触网与第一供电臂连接，另一个所述功率单元连接第二降压变压器的副边，所述第二降压变压器的原边通过所述接触网与第二供电臂连接；

所述储能模块，包括：至少一个控制储能单元和至少一个储能支路，所述至少一个储能支路与所述至少一个控制储能单元并联。

可选的，所述功率融通模块，所述功率融通模块，还包括：至少一个充电电路，所述至少一个充电电路与其中一个所述功率单元并联。

可选的，所述充电电路，包括：第一接触器、第二接触器和充电电阻器，所述充电电阻器与所述第二接触器串联后与所述第一接触器并联，所述第二接触器闭合以形成所述充电电路；充电结束后，所述第一接触器闭合，完成充电过程。

可选的，所述功率融通模块，还包括：若干个电流互感器和若干个避雷器，各个所述降压变压器的原边均与至少一个所述电流互感器和至少一个所述避雷器串联以得到保护支路，所述保护支路通过检测供电线路的电流并抑制所述供电线路的过电压以保护所述供电线路。

可选的，所述功率融通模块，还包括：至少一个功率电容器，所述至少一个功率电容器与任意一个所述功率单元并联组成有源滤波器，所述有源滤波器用于滤除所述供电线路中的低次谐波。

可选的，所述储能支路，包括：第一电抗器、第二电抗器和第一储能元件；所述第一电抗器与所述第二电抗器并联后与所述第一储能元件串联以得到所述储能支路，所述储能支路用于储存所述供电线路中的再生制动能量。

可选的，当所述第一供电臂和第二供电臂的牵引能量超过预设能量值时，所述储能模块通过所述储能支路的导通释放存储于所述储能支路中的所述再生制动能量。

可选的，任意一个所述高通滤波模块，包括：滤波电抗器、滤波电容器、滤波电阻器和滤波电流互感器；所述滤波电抗器和所述滤波电阻器并联后与所述滤波电容器串联以得到高通滤波器，所述高通滤波器通过所述滤波电流互感器与所述接触网连接。

可选的，还包括：控制保护模块，所述控制保护模块与所述功率融通模块和储能模块连接，所述控制保护模块采集所述牵引供电系统的故障保护信息，并控制所述功率融通模块转移所述牵引供电系统中的所述再生制动能量以平衡所述牵引供电系统；所述控制保护模块采集所述牵引供电系统的电能质量参数，并控制所述功率融通模块和储能模块通过谐波分解以治理所述牵引供电系统的电能质量。

基于同一发明构思，本申请中一个或多个实施例还提出了一种牵引供电系统电能质量综合治理方法，包括：

获取第一供电臂的第一实时功率和第二供电臂的第二实时功率；

判断所述第一实时功率和第二实时功率的关系，若所述第一实时功率大于所述第二实时功率，则通过功率融通模块的导通，将所述牵引供电系统中的再生制动能量转移至所述第二供电臂；

通过高通滤波模块将所述牵引供电系统中50次以上的高次谐波滤除；

通过储能模块将所述牵引供电系统中的所述再生制动能量吸收储存；

利用所述功率融通模块、高通滤波模块和储能模块对所述牵引供电系统中的电能质量进行综合治理。

从上面所述可以看出，本申请中一个或多个实施例提供的一种牵引供电系统电能质量综合治理装置，包括：功率融通模块、储能模块和至少两个高通滤波模块；所述功率融通模块和至少两个高通滤波模块均连接于接触网，所述储能模块连接于所述功率融通模块，功率融通模块没有选择直挂级联方式，可靠性强且成本低，提高了电能质量；所述功率融通模块，包括：至少两个降压变压器和至少两个功率单元，所述至少两个功率单元相互并联，其中一个所述功率单元连接第一降压变压器的副边，所述第一降压变压器的原边通过所述接触网与第一供电臂连接，另一个所述功率单元连接第二降压变压器的副边，所述第二降压变压器的原边通过所述接触网与第二供电臂连接，通过各个所述功率单元的导通进行所述第一供电臂和第二供电臂的功率融通，采用多重化设计，每个功率单元之间相互独立，且通过接触网连接供电臂，相对于直挂级联式方式的连接，可靠性高，且实现两供电臂之间的功率融通，提高了牵引供电系统的利用率，提高了电能质量；所述储能模块，包括：至少一个控制储能单元和至少一个储能支路，所述至少一个储能支路与所述至少一个控制储能单元并联，设置储能模块可以有效地利用电力机车回馈的再生制动能量，在两供电臂之间实现能量转移，将能量储存在储能模块中提升经济效益；其中高通滤波模块可以实现牵引供电系统中的高次谐波滤除，功率融通模块可以实现牵引供电系统的低次谐波滤除，有效地解决了牵引网和电力机车的车网谐振问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中一个或多个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申请中一个或多个实施例，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为本申请中一个或多个实施例中一种牵引供电系统电能质量综合治理装置的电气拓扑结构图；

图2为本申请中一个或多个实施例中功率融通模块的电气拓扑结构图；

图3为本申请中一个或多个实施例中储能模块的电气拓扑结构图；

图4为本申请中一个或多个实施例中电能质量治理原理图；

图5为本申请中一个或多个实施例中车网谐振抑制原理图；

图6为本申请中一个或多个实施例中无功补偿原理图；

图7为本申请中一个或多个实施例中控制保护模块与各模块连接结构图；

图8为本申请中一个或多个实施例中一种牵引供电系统电能质量综合治理方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请中一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本申请中一个或多个实施例提供了一种牵引供电系统电能质量综合治理装置及方法。

发明人通过研究发现随着我国电气化铁路的快速发展，大功率交直交电力机车日益增多，行车密度也在不断压缩，因此对牵引供电系统的供电质量及容量需求也日益增大。同时由于交流机车的引入，虽然功率因数得以改善，但是也使得牵引供电网引入了大量的高次谐波，造成车网谐振。而且现有技术中变流器所在的功率模块都是通过直挂级联式方式连接于牵引供电系统，造成整体装置的可靠性较差且成本较高。所以现有技术存在交直流机车混跑后出现的牵引供电系统的供电容量不足、车网谐振以及电压波动大、功率因数低等电能质量低的问题。

参考图1，因此本申请中一个或多个实施例提供的一种牵引供电系统电能质量综合治理装置，包括以下模块：

功率融通模块、储能模块和至少两个高通滤波模块；

功率融通模块和至少两个高通滤波模块均连接于27.5kV接触网，储能模块连接于功率融通模块；

功率融通模块，包括：至少两个降压变压器和至少两个功率单元，至少两个功率单元相互并联，其中一个功率单元连接第一降压变压器的副边，第一降压变压器的原边通过接触网与第一供电臂连接，另一个功率单元连接第二降压变压器的副边，第二降压变压器的原边通过接触网与第二供电臂连接，通过各个功率单元的导通进行第一供电臂(也可称为A臂)和第二供电臂(也可称为B臂)的功率融通；

储能模块，包括：至少一个控制储能单元和至少一个储能支路，至少一个储能支路与至少一个控制储能单元并联。

作为一个可选的实施例，牵引供电系统的高压侧(110kV/220kV)连接牵引供电系统的第一供电臂和第二供电臂，第一供电臂与电流互感器TA01连接以检测第一供电臂的母线电流，第一供电臂与电压互感器YH1连接以检测第一供电臂的母线电压，第二供电臂与电流互感器TA02连接以检测第二供电臂的母线电流，第二供电臂与电压互感器YH2连接以检测第二供电臂的母线电压。

作为一个可选的实施例，至少两个高通滤波模块连接于接触网，其中一个高通滤波模块通过接触网连接于第一供电臂，另一个高通滤波模块通过接触网连接于第二供电臂，其中一个高通滤波模块均包括：滤波电抗器L03、滤波电容器C03、滤波电阻器R03和滤波电流互感器TA3，滤波电抗器L03和滤波电阻器R03并联后与滤波电容器C03串联从而得到高通滤波器，高通滤波器与滤波电流互感器TA3串联，并通过断路器QF3与接触网连接，断路器QF3用于牵引供电系统的投入和退出。其中一个高通滤波模块均包括：滤波电抗器L04、滤波电容器C04、滤波电阻器R04和滤波电流互感器TA4，组成的另一个高通滤波器通过断路器QF4与接触网连接，两个高通滤波模块结构相同。高通滤波模块主要用于滤除交流电力机车产生的50次以上的高次谐波，解决牵引供电系统与电力机车车网谐振的问题。根据治理效果，高通滤波模块安装于末端开闭所或编组站附近，与变电所的功率融通模块共同作用。

参考图2，作为一个可选的实施例，功率融通模块，包括：至少两个降压变压器、至少两个功率单元、至少一个充电电路和至少一个功率电容器，任意一个功率单元包括背靠背H桥功率单元，每个功率单元均采用全控器件组成的AC-DC变流功率单元。任意一个功率单元和功率电容器构成有源滤波器，其中一个功率单元CU11连接第一降压变压器TP1的副边，第一降压变压器TP1的原边通过接触网与第一供电臂连接，另一个功率单元CU12连接第二降压变压器TP2的副边，第二降压变压器TP2的原边通过接触网与第二供电臂连接，功率单元CU11和功率单元CU12结构相同且相互并联，在至少两个功率单元之间并联有至少一个功率电容器C1。至少一个充电电路包括：第一接触器KM11、第二接触器KM12和充电电阻器R11，充电电阻器R11与第二接触器KM12串联后与第一接触器KM11并联以组成充电电路，充电电路并联于功率单元CU11。功率融通模块还包括：第三接触器KM13、保护单元UA11和保护单元UA12，第三接触器KM13并联于功率单元CU12，保护单元UA11与充电电路串联，保护单元UA12与第三接触器KM13串联。功率单元CU11、功率单元CU12、功率电容器C1、充电电路、第一接触器KM11、第二接触器KM12、第三接触器KM13、保护单元UA11和保护单元UA12组成一个功率融通子单元，功率融通模块中包括n(n≥1)个功率融通子单元，每个功率融通子单元结构相同，在图中仅以其中一个功率融通子单元为例对元器件进行标注。

作为一个可选的实施例，各个降压变压器的原边均与至少一个电流互感器和至少一个避雷器串联以得到至少一个保护支路，每个保护支路通过检测供电线路的电流并抑制供电线路的过电压以保护供电线路。以第一降压变压器TP1为例，第一降压变压器TP1的原边串联至少一个电流互感器TA1和至少一个避雷器FV1，第一降压变压器TP1的原边与电流互感器TA1串联后通过隔离开关QS1和断路器QF1连接于接触网，其中避雷器FV1用于抑制供电线路雷电、操作以及运行过电压，隔离开关QS1在系统进行检修时用于紧急打开或闭合。

作为一个可选的实施例，当牵引供电系统开始工作时，先闭合隔离开关QS1和隔离开关QS2，再闭合断路器QF1和断路器QF2，此时第一降压变压器TP1的副边和第二降压变压器TP2的副边带电，再闭合第二接触器KM12，电网经过第一降压变压器TP1和第二降压变压器TP2通过充电电阻器R11对直流侧的功率电容器C1进行充电，当充满后，闭合第一接触器KM11和第三接触器KM13，再断开第二接触器KM12，整个充电过程结束。

参考图3，储能模块，包括：至少一个储能单元和至少一个储能支路，其中储能单元包括：H桥换流电路，每个储能单元均采用全控器件组成的DC-AC逆变功率单元。作为一个可选的实施例，储能支路，包括：第一电抗器、第二电抗器和第一储能元件b13，第一电抗器和第二电抗器用于滤波和斩波，第一储能元件b13为电池组，用于再生制动能量储存。第一电抗器与第二电抗器并联后与第一储能元件b13串联得到储能支路，储能支路与储能单元CU13并联，储能单元CU13与功率电容器C1并联，储能支路用于储存供电线路中的再生制动能量。作为一个可选的实施例，储能模块中包括n(n≥1)个储能单元和n(n≥1)个储能支路，第n个储能支路包括：两个分别与第一电抗器和第二电抗器相同的电抗器，以及第n个储能元件bn3，第n个储能单元与第n个储能支路并联后与功率电容器Cn并联。

参考图4，作为一个可选的实施例，由于功率单元CU11和功率单元CU12直流侧并联后，可通过控制功率单元CU11和功率单元CU12中全控器件的断开和闭合，达到控制和稳定直流环电压的目的，从而实现两供电臂之间的有功功率的转移。其中直流环由功率单元CU11、功率单元CU12、功率电容器C1和储能单元CU13组成，当有n个功率单元、功率电容器和储能单元时，功率单元CUn1、功率单元CUn2、功率电容器Cn和储能单元CUn3组成第n个直流环。当两供电臂处于基本的牵引工况或其中一个供电臂处于牵引工况，另一个供电臂处于制动工况(但制动能量小于牵引能量)时，通过功率融通模块的导通对两供电臂进行实时功率转移，将功率负荷较轻的一侧能量转移至功率负荷较重的一侧，或将牵引供电系统中的再生制动能量转移至牵引侧的供电臂，从而实现两供电臂的负荷平衡并提高功率融通模块中各个降压变压器的利用率，此时储能模块不参与能量转移。当两供电臂同时处于较大能量牵引、制动，或某侧牵引(或制动)能量较大时，储能模块可通过功率融通模块直流侧的DC/DC变流器对其进行能量释放或吸收。作为一个可选的实施例，设定一个预设能量值，当第一供电臂和/或第二供电臂牵引和/或制动能量超过预设能量值时，储能模块通过功率融通模块直流侧的DC/DC变流器对其进行能量释放或吸收，当进行能量释放时，储能模块将储能支路中的再生制动能量释放，当进行能量吸收时，储能模块中将供电线路中需要被吸收的再生制动能量吸收并储存，从而实现能量的削峰填谷。

参考图5，当隔离开关QS1、隔离开关QS2、断路器QF1和断路器QF2闭合时，通过控制分别连接于第一供电臂和第二供电臂的功率单元中的全控器件导通，实现AC-DC变换，功率融通模块可以看做两个独立的有源滤波器(也可称为APF)，例如，在第二功率单元CU12处并联功率电容C1’，第一功率单元CU11与功率电容C1并联可以看做为一个有源滤波器，第二功率单元CU12与功率电容C1’并联可以看做另一个有源滤波器，第n个功率单元CUn1与第n个功率电容Cn并联也可以看做一个独立的有源滤波器，每个有源滤波器可以对低次谐波进行滤除工作，例如对3、5、7等低次谐波进行滤波，而高通滤波模块中的高通滤波器能够滤除交流电力机车产生的50次以上的高次谐波。功率融通模块中的所有有源滤波器配合第一供电臂末端和第二供电臂末端的两个高通滤波模块，从而实现牵引供电系统中全谐波滤除，有效地抑制车网谐振的发生。

参考图6，作为一个可选的实施例，功率融通模块可以看做两个独立的无功补偿装置(也可称为SVG)，例如，在第二功率单元CU12处并联功率电容C1’，第一功率单元CU11与功率电容C1并联可以看做为一个无功补偿装置，第二功率单元CU12与功率电容C1’并联可以看做另一个无功补偿装置，第n个功率单元CUn1与第n个功率电容Cn并联也可以看做一个独立的无功补偿装置，通过电流互感器TA01、电流互感器TA02、电压互感器YH1和电压互感器YH2采集母线电流和母线电压，通过计算两供电臂的有功功率和无功功率，确定轻载的供电臂和重载的供电臂。两供电臂分别有有功机车负载电流，首先通过无功补偿装置将两供电臂的有功电流差值1/2，从轻载的供电臂转移到重载的供电臂，此时两供电臂电流的幅值相等，相角相差π/3。在此基础上，在重载的供电臂补偿一定的容性无功电流，使电流超前该供电臂电压π/6，而在另一供电臂补偿一定的感性无功电流，使电流滞后该供电臂电压π/6，补偿后的两供电臂电流分别与两个降压变压器一次侧电流重合，相角相差120°，原边侧三相电流完全对称，从而完成无功的完全补偿。

参考图7，作为一个可选的实施例，还包括控制保护模块，控制保护模块与功率融通模块和储能模块连接，控制保护模块采集牵引供电系统的故障保护信息，并控制功率融通模块转移牵引供电系统中的再生制动能量以平衡牵引供电系统；控制保护模块采集牵引供电系统的电能质量参数，并控制功率融通模块和储能模块通过谐波分解以治理牵引供电系统的电能质量，电能质量参数包括：母线电压和母线电流；控制保护模块通过电能质量综合治理装置中的各个电流互感器和电压互感器获取牵引供电系统的电能质量参数；控制保护模块还通过断路器(QFn)与综合自我保护系统连接，在装置发生故障时提供自我保护；控制保护模块与后台监控系统连接，以保证监控人员可以得到装置内的实时信息，从而监控整个电能质量综合治理装置。具体包括：控制保护模块通过各个电流互感器(TA0n和TAn)和电压互感器(YHn)采集母线电压和母线电流，根据SPW调制方式控制功率融通模块中的各个功率单元中的全控器件进行导通或关断组合以及时长，等效出对应的正弦电压、电流波形的相位及幅值，实现两供电臂之间的能量转移；控制保护模块通过各个电流互感器和电压互感器采集母线电压和母线电流，进行有功分解、无功分解以及谐波分解，根据SPW调制方式控制功率融通模块中的各个功率单元中的全控器件进行导通或关断组合以及时长，等效出对应的正弦电压、电流波形的相位及幅值，实现电能质量治理；同时通过检测母线电压和母线电流信号，控制储能模块的导通或关断组合，实现能量的存储和释放。

从上面所述可以看出，本申请中一个或多个实施例提供的一种牵引供电系统电能质量综合治理装置，包括：功率融通模块、储能模块和至少两个高通滤波模块；所述功率融通模块和至少两个高通滤波模块均连接于接触网，所述储能模块连接于所述功率融通模块，功率融通模块没有选择直挂级联方式，可靠性强且成本低，提高了电能质量；所述功率融通模块，包括：至少两个降压变压器和至少两个功率单元，所述至少两个功率单元相互并联，其中一个所述功率单元连接第一降压变压器的副边，所述第一降压变压器的原边通过所述接触网与第一供电臂连接，另一个所述功率单元连接第二降压变压器的副边，所述第二降压变压器的原边通过所述接触网与第二供电臂连接，通过各个所述功率单元的导通进行所述第一供电臂和第二供电臂的功率融通，采用多重化设计，每个功率单元之间相互独立，且通过接触网连接供电臂，相对于直挂级联式方式的连接，可靠性高，且实现两供电臂之间的功率融通，提高了牵引供电系统的利用率，而且兼顾电能质量治理功能可实现牵引供电系统的优良供电，从而提升牵引供电系统的电能质量；所述储能模块，包括：至少一个控制储能单元和至少一个储能支路，所述至少一个储能支路与所述至少一个控制储能单元并联，设置储能模块可以有效地利用电力机车回馈的再生制动能量，在两供电臂之间实现能量转移，将能量储存在储能模块中提升经济效益；其中高通滤波模块可以实现牵引供电系统中的高次谐波滤除，功率融通模块可以实现牵引供电系统的低次谐波滤除，有效地解决了牵引网和电力机车的车网谐振问题。

参考图8，基于同一发明构思，本申请中一个或多个实施例还提出了一种牵引供电系统电能质量综合治理方法，包括以下步骤：

S101获取第一供电臂的第一实时功率和第二供电臂的第二实时功率。

本实施例中，通过电能质量综合治理装置中的各个电流互感器和电压互感器采集第一供电臂和第二供电臂的母线电压和母线电流，通过母线电压和母线电流计算得到第一供电臂的第一实时功率和第二供电臂的第二实时功率。

S102判断所述第一实时功率和第二实时功率的关系，若所述第一实时功率大于所述第二实时功率，则通过功率融通模块的导通，将所述牵引供电系统中的再生制动能量转移至所述第二供电臂。

本实施例中，判断第一实时功率和第二实时功率之间的大小关系，如果第一实时功率大于第二实时功率，则第一供电臂为重载，第二供电臂为轻载，通过功率融通模块的导通对两供电臂进行实时功率转移，将功率负荷较轻的一侧能量转移至功率负荷较重的一侧，或将牵引供电系统中的再生制动能量转移至牵引侧的供电臂，从而实现两供电臂的负荷平衡并提高功率融通模块中各个降压变压器的利用率。

S103通过高通滤波模块将所述牵引供电系统中50次以上的高次谐波滤除。

本实施例中，至少两个高通滤波模块连接于接触网，其中一个高通滤波模块通过接触网连接于第一供电臂，另一个高通滤波模块通过接触网连接于第二供电臂，任意一个高通滤波模块均包括：滤波电抗器、滤波电容器、滤波电阻器和滤波电流互感器，滤波电抗器和滤波电阻器并联后与滤波电容器串联从而得到高通滤波器，高通滤波器与滤波电流互感器串联，并通过断路器QF3与接触网连接，断路器QF3用于牵引供电系统的投入和退出。高通滤波模块主要用于滤除交流电力机车产生的50次以上的高次谐波，解决牵引供电系统与电力机车车网谐振的问题。根据治理效果，高通滤波模块安装于末端开闭所或编组站附近，与变电所的功率融通模块共同作用。

S104通过储能模块将所述牵引供电系统中的所述再生制动能量吸收储存。

本实施例中，当两供电臂同时处于较大能量牵引、制动，或某侧牵引(或制动)能量较大时，储能模块可通过功率融通模块直流侧的DC/DC变流器对其进行能量释放或吸收。作为一个可选的实施例，设定一个预设能量值，当第一供电臂和/或第二供电臂牵引和/或制动能量超过预设能量值时，储能模块通过功率融通模块直流侧的DC/DC变流器对其进行能量释放或吸收，当进行能量释放时，储能模块将储能支路中的再生制动能量释放，当进行能量吸收时，储能模块中将供电线路中需要被吸收的再生制动能量吸收并储存，从而实现能量的削峰填谷。

S105利用所述功率融通模块、高通滤波模块和储能模块对所述牵引供电系统中的电能质量进行综合治理。

本实施例中，控制保护模块通过各个电流互感器和电压互感器采集母线电压和母线电流，根据SPW调制方式(或其他方式)控制功率融通模块中的各个功率单元中的全控器件进行导通或关断组合以及时长，等效出对应的正弦电压、电流波形的相位及幅值，实现两供电臂之间的能量转移；控制保护模块通过各个电流互感器和电压互感器采集母线电压和母线电流，进行有功分解、无功分解以及谐波分解，根据SPW调制方式(或其他方式)控制功率融通模块中的各个功率单元中的全控器件进行导通或关断组合以及时长，等效出对应的正弦电压、电流波形的相位及幅值，实现电能质量治理；同时通过检测母线电压和母线电流信号，控制储能模块的导通或关断组合，实现能量的存储和释放，从而完成对牵引供电系统中的电能质量的综合治理。

上述对本申请中特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请中一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种牵引供电系统电能质量综合治理装置，其特征在于，包括：

功率融通模块、储能模块和至少两个高通滤波模块；

所述功率融通模块和至少两个高通滤波模块均连接于接触网，所述储能模块连接于所述功率融通模块；

所述功率融通模块，包括：至少两个降压变压器和至少两个功率单元，所述至少两个功率单元相互并联，其中一个所述功率单元连接第一降压变压器的副边，所述第一降压变压器的原边通过所述接触网与第一供电臂连接，另一个所述功率单元连接第二降压变压器的副边，所述第二降压变压器的原边通过所述接触网与第二供电臂连接；

所述储能模块，包括：至少一个控制储能单元和至少一个储能支路，所述至少一个储能支路与所述至少一个控制储能单元并联。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率融通模块，还包括：至少一个充电电路，所述至少一个充电电路与任意一个所述功率单元并联。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述充电电路，包括：第一接触器、第二接触器和充电电阻器，所述充电电阻器与所述第二接触器串联后与所述第一接触器并联，所述第二接触器闭合以形成所述充电电路；充电结束后，所述第一接触器闭合，完成充电过程。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率融通模块，还包括：若干个电流互感器和若干个避雷器，每个所述降压变压器的原边均与至少一个所述电流互感器和至少一个所述避雷器串联以得到保护支路，所述保护支路通过检测供电线路的电流并抑制所述供电线路的过电压以保护所述供电线路。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述功率融通模块，还包括：至少一个功率电容器，所述至少一个功率电容器与任意一个所述功率单元并联组成有源滤波器，所述有源滤波器用于滤除所述供电线路中的低次谐波。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述储能支路，包括：第一电抗器、第二电抗器和第一储能元件；所述第一电抗器与所述第二电抗器并联后与所述第一储能元件串联以得到所述储能支路，所述储能支路用于储存所述供电线路中的再生制动能量。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，当所述第一供电臂和第二供电臂的牵引能量超过预设能量值时，所述储能模块通过所述储能支路的导通释放存储于所述储能支路中的所述再生制动能量。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，任意一个所述高通滤波模块，包括：滤波电抗器、滤波电容器、滤波电阻器和滤波电流互感器；所述滤波电抗器和所述滤波电阻器并联后与所述滤波电容器串联以得到高通滤波器，所述高通滤波器通过所述滤波电流互感器与所述接触网连接。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：控制保护模块，所述控制保护模块与所述功率融通模块和储能模块连接，所述控制保护模块采集所述牵引供电系统的故障保护信息，并控制所述功率融通模块转移所述牵引供电系统中的所述再生制动能量以平衡所述牵引供电系统；所述控制保护模块采集所述牵引供电系统的电能质量参数，并控制所述功率融通模块和储能模块通过谐波分解以治理所述牵引供电系统的电能质量。

10.一种根据权利要求1—9任意一项所述一种牵引供电系统电能质量综合治理装置的电能质量综合治理方法，其特征在于，包括：

获取第一供电臂的第一实时功率和第二供电臂的第二实时功率；

判断所述第一实时功率和第二实时功率的关系，若所述第一实时功率大于所述第二实时功率，则通过功率融通模块的导通，将所述牵引供电系统中的再生制动能量转移至所述第二供电臂；

通过高通滤波模块将所述牵引供电系统中50次以上的高次谐波滤除；

通过储能模块将所述牵引供电系统中的所述再生制动能量吸收储存；

利用所述功率融通模块、高通滤波模块和储能模块对所述牵引供电系统中的电能质量进行综合治理。

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