CN114336642B - 一种牵引网双边供电穿越功率利用系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种牵引网双边供电穿越功率利用系统及控制方法，涉及电气化铁路供电技术领域。包括设置于变电所TSa的功率转换装置BCSa和控制器CCa，设置于变电所TSb的功率转换装置BCSb和控制器CCb，变电所TSa和变电所TSb之间的牵引网OCS采用双边供电；控制器CCa用于实时获取变电所TSa的功率信息，控制器CCb用于实时获取变电所TSb的功率信息；控制器CCa和控制器CCb通过光纤对OFL进行信息交互，控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率或控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得返回电网的穿越功率满足预设要求。

Description

一种牵引网双边供电穿越功率利用系统及控制方法

技术领域

本发明涉及交流电气化铁路牵引供电技术领域，特别涉及一种牵引网双边供电穿越功率利用系统及控制方法。

背景技术

电气化铁路电分相是整个牵引供电系统中的薄弱环节，电分相的中性段形成无电区，造成供电中断，虽然中性段无电区一般只有几十米，但列车控制自动过分相的断电距离却达500米以上，严重制约列车良好运行，甚至上坡时造成列车坡停事故。电气化铁路双边供电可取消分区所处的电分相，消除此处无电区，保证列车的不间断供电，同时消除过分相隐患。双边供电具有供电可靠性高、网压水平好、供电能力大、功率损失小等优点。

通常情况下，双边供电牵引网通过两侧牵引变电所与电网形成并联结构，当牵引网空载时，牵引网中有功率和电流流过，对应的这个功率称为穿越功率（对应的电流称为均衡电流），此时，穿越功率从一侧的牵引变电所流入，从另一侧的牵引变电所流出，即穿越功率从电网流入牵引网的牵引变电所处于负荷（用电）状态，穿越功率从牵引网流入电网的牵引变电所处于发电状态。正因为双边供电改变了电网结构，实施双边供电需要解决两个关键技术问题：一是电网和牵引网的继电保护问题，需要继电保护具有更大的保护范围，具有电网故障时联跳牵引网以阻断潮流传递的功能等，对此需电网配备输电线路保护、牵引网配备分段保护等就能完备解决；二是穿越功率对电网的影响和计量问题，如果穿越功率返回电网，就相当于该牵引变电所发电，若返送反计，即按照发电对待，将于另一牵引变电所的用电抵消，则用户没有经济损失，如果穿越功率返回电网时返送不计或正计，则造成用户经济损失，在这种情况下，就需要研究双边供电如何减少穿越功率，或者如何利用穿越功率，在正常发挥双边供电优势的同时，减少对电网和用户的影响，提高用电效益。

考虑到双边供电穿越功率的关键是返回电网的功率这一难题，现在，提出一种电气化铁路牵引网双边供电穿越功率利用技术，在取消分区所处的电分相、消除无电区的同时，使穿越功率转化为可利用的功率和电能，使返回电网的功率满足要求甚至为0。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种牵引网双边供电穿越功率利用系统，它能有效地解决对存在于变电所TSa和变电所TSb之间的穿越功率进行利用，从而使得返回电网的穿越功率满足预设要求。

本发明通过以下技术手段实现：

一种牵引网双边供电穿越功率利用系统，包括设置于牵引变电所TSa的功率转换装置BCSa和控制器CCa，功率转换装置BCSa通过交流端口Ja与牵引母线TSBa相连；牵引母线TSBa设置电压互感器PTa，牵引馈线Fa1和牵引馈线Fa2分别设置电流互感器CTa1和电流互感器CTa2；所述电压互感器PTa、电流互感器CTa1和电流互感器CTa2的测量端与控制器CCa的输入端相连；

还包括设置于牵引变电所TSb的功率转换装置BCSb和控制器CCb，功率转换装置BCSb通过交流端口Jb与牵引母线TSBb相连；牵引母线TSBb设置电压互感器PTb，牵引馈线Fb1和牵引馈线Fb2分别设置电流互感器CTb1和电流互感器CTb2；所述电压互感器PTb、电流互感器CTb1和电流互感器CTb2的测量端与控制器CCb的输入端相连；

所述控制器CCa和控制器CCb之间通过光纤对OFL连接并进行信息交互，其中：牵引变电所TSa和牵引变电所TSb之间的牵引网OCS采用双边供电；控制器CCa用于实时获取变电所TSa的功率信息，控制器CCb用于实时获取变电所TSb的功率信息；控制器CCa、控制器CCb根据信息交互结果分别控制功率转换装置BCSa、功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求。

进一步地，所述牵引变电所TSa采用同相供电，牵引变电所TSa的牵引母线TSBa通过牵引馈线Fa1向牵引网OCS供电，通过牵引馈线Fa2向左相邻供电区间牵引网OCSa供电，牵引网OCS与左相邻供电区间牵引网OCSa通过分段器连接。

进一步地，所述牵引变电所TSb采用同相供电，牵引变电所TSb的牵引母线TSBb通过牵引馈线Fb1向牵引网OCS供电，通过牵引馈线Fb2向右相邻供电区间牵引网OCSb供电，牵引网OCS与右相邻供电区间牵引网OCSb通过分段器连接。

进一步地，所述功率转换装置BCSa包括整流装置ADCa和逆变装置DACa，整流装置ADCa的直流侧通过公共直流母线DCBa与储能装置ESDa以及逆变装置DACa的直流侧相连，逆变装置DACa的三相交流侧与牵引变电所TSa的配电系统母线DSBa相连，所述控制器CCa输出端与功率转换装置BCSa的控制端相连。

进一步地，所述功率转换装置BCSb包括整流装置ADCb和逆变装置DACb，整流装置ADCb的直流侧通过公共直流母线DCBb与储能装置ESDb以及逆变装置DACb的直流侧相连，逆变装置DACb的三相交流侧与牵引变电所TSb的配电系统母线DSBb相连，所述控制器CCb输出端与功率转换装置BCSb的控制端相连。

本发明的另一个目的是提供一种基于上述牵引网双边供电穿越功率利用系统的控制方法，包括：

控制器CCa、控制器CCb分别获取牵引变电所TSa、牵引变电所TSb的实时功率信息；

控制器CCa和控制器CCb根据各自获取的实时功率信息进行信息交互；

控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率，控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求。

进一步地，所述牵引变电所TSa和牵引变电所TSb均采用同相供电，所述控制方法中：

控制器CCa获取牵引变电所TSa的实时功率信息包括：控制器CCa实时检测牵引母线TSBa的电压Ua、牵引馈线Fa1的电流Ia1、牵引馈线Fa2的电流Ia2；控制器CCa根据牵引母线TSBa的电压Ua和牵引馈线Fa1的电流Ia1计算牵引变电所TSa向牵引网OCS提供的有功功率Pca；控制器CCa根据牵引母线TSBa的电压Ua和牵引馈线Fa2的电流Ia2计算牵引变电所TSa向左相邻供电区间牵引网OCSa提供的有功功率Pcaa；

控制器CCb获取变电所TSb的实时功率信息包括：控制器CCb实时检测牵引母线TSBb的电压Ub、牵引馈线Fb1的电流Ib1、牵引馈线Fb2的电流Ib2；控制器CCb根据牵引母线TSBb的电压Ub和牵引馈线Fb1的电流Ib1计算牵引变电所TSb向牵引网OCS提供的有功功率Pcb，控制器CCb根据牵引母线TSBb的电压Ub和牵引馈线Fb2的电流Ib2计算牵引变电所TSb向右相邻供电区间牵引网OCSb提供的有功功率Pcbb；

其中，牵引变电所流向牵引网的功率为正，牵引网流向牵引变电所的功率为负。

进一步地，所述控制器CCa和控制器CCb根据各自获取的实时功率信息进行信息交互包括：控制器CCa通过光纤对OFL将有功功率Pca和有功功率Pcaa数据发送给控制器CCb，控制器CCb通过光纤对OFL将有功功率Pcb和有功功率Pcbb数据发送给控制器CCa。

进一步地，所述控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率，控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求包括：

若Pca>0和Pcb<0且，Pca+Pcb=0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于空载工况，有功功率Pca和有功功率Pcb为穿越功率，并由牵引馈线Fa1流向牵引馈线Fb1，此时：若有功功率Pca≥Pcbb≥0，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb向配电系统母线DSBb供电或使储能装置ESDb运行于储能状态，二者功率之和=Pca-Pcbb，同时控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机；若有功功率Pcbb≥Pca，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机，同时控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机；

若Pcb>0和Pca<0且，Pca+Pcb=0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于空载工况，有功功率Pca和有功功率Pcb为穿越功率，并由牵引馈线Fb1流向牵引馈线Fa1，此时：若有功功率Pcb≥Pcaa≥0则控制器CCa控制功率转换装置BCSa向配电系统母线DSBa供电或使储能装置ESDa运行于储能状态；当二者功率之和=Pb-Pcaa时，控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机；若有功功率Pcaa≥Pcb，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机，同时控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机；

若|Pca+Pcb|>0，且Pca>0和Pcb>0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于牵引工况，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa使储能装置ESDa运行于放电状态，储能装置ESDa的放电功率≤Pca，同时控制器CCb控制功率转换装置BCSb使储能装置ESDb运行于放电状态，储能装置ESDb的放电功率≤Pcb。

进一步地，所述控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率，控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求进一步包括：

若Pca＜0且Pcb＜0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于制动工况，此时：

若Pcaa＜0，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa向配电系统母线DSBa供电或使储能装置ESDa运行于储能状态，二者功率之和=|Pca|+|Pcaa |；若Pcaa＞0且Pcaa＜|Pca |，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa向配电系统母线DSBa供电或使储能装置ESDa运行于储能状态，二者功率之和=| Pca |-|Pcaa|；若Pcaa＞0且Pcaa≥|Pca |，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机；

若Pcbb＜0，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb向配电系统母线DSBb供电或使储能装置ESDb运行于储能状态，二者功率之和=|Pcb|+|Pcbb |；若Pcbb＞0且Pcbb＜|Pcb |，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb向配电系统母线DSBb供电或使储能装置ESDb运行于储能状态，二者功率之和=| Pcb |-|Pcbb|；若Pcbb＞0且Pcbb≥|Pcb |，则控制器CCb控制功率转换装置BCSa待机。

本发明工作原理是：通常情况下，双边供电牵引网与电网形成并联结构，当牵引网空载时，电网输送的功率会有一部分在牵引网中功率流过，对应的这个功率称为穿越功率（对应的电流称为均衡电流）。输电线、牵引网的分布电容还会出现充电电流和充电功率。穿越功率沿着牵引网流动，属于纵向分量，而充电功率像负荷一样，称为横向分量。牵引网空载时，选择测量穿越功率的有功分量就可以反映穿越情况，并且可以在牵引变电所进线、牵引馈线以及牵引网的任何方便的部位测量得到。牵引变电所的同相供电和牵引网双边供电等效于延长了供电臂，同行车中的牵引列车可以更大概率地吸收制动列车的再生功率，使得最终返回电网的再生功率大大减小，甚至到0。如果牵引负荷产生较大的横向分量，等于或大于返回电网的穿越功率量值时，只表现出横向分量效应，即为等效牵引工况。若牵引网负荷为再生制动工况时，产生的再生制动能量首先由相邻供电区间消纳，多余的再生能量会通过牵引变电所反馈至电力网。利用双边供电两牵引变电所的电压和电流信息，判定双边供电区间牵引网的运行工况：在空载工况下，通过功率转换装置将穿越功率储存于储能装置或转换到变电所自用电系统，使返回电网的穿越功率满足预设要求；在牵引工况（或等效牵引工况）下，储能装置释放能量，供列车使用；在再生制动工况（此时也存在穿越功率）下，通过功率转换装置将再生功率和穿越功率一起储存于储能装置或转换到变电所自用电系统，使返回电网的功率满足预设要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、在不改变电网对铁路供电结构情况下，使牵引网穿越功率得到利用，消除穿越功率对电网和用户的负面影响，使双边供电的优点得到充分发挥。

二、在同相供电基础上实施双边供电，更加有利于供电臂再生能量的利用，提高再生制动能量直接利用率，通常情况下，可使返回电网的再生功率和电能满足预设要求甚至降为0。

三、功率转换装置可以连接牵引变电所储能装置和配电系统供电，除了利用穿越功率外，还可利用剩余的再生制动电能。

四、技术先进、可靠，易于实施。

附图说明

图1为本发明双边供电与电网连接关系示意图。

图2为本发明结构示意图。

图3为本发明功率转换装置BCSa的结构示意图。

图4为本发明功率转换装置BCSb的结构示意图

图5为本发明控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

实施例1

双边供电与电网连接关系单线示意图如图1所示，双边供电牵引网OCS通过两侧的牵引变电所TSa和牵引变电所TSb与电网G形成并联结构。由并联分流原理可知，双边供电会在牵引网OCS产生一个与电网G平行的电流分量，称为均衡电流，产生穿越功率，这对铁路的电量计费问题造成影响。如果双边供电的两个变电所原边的电量计费采取返送反计方式，问题就可以得到很好的解决，如果采用返送不计或返送正计，将会成为铁路的额外负担。为此，

如图2所示，本实施例提供一种牵引网双边供电穿越功率利用系统，包括设置于牵引变电所TSa的功率转换装置BCSa和控制器CCa，功率转换装置BCSa通过交流端口Ja与牵引母线TSBa相连；牵引母线TSBa设置电压互感器PTa，牵引馈线Fa1和牵引馈线Fa2分别设置电流互感器CTa1和电流互感器CTa2；所述电压互感器PTa、电流互感器CTa1和电流互感器CTa2的测量端与控制器CCa的输入端相连；

还包括设置于牵引变电所TSb的功率转换装置BCSb和控制器CCb，功率转换装置BCSb通过交流端口Jb与牵引母线TSBb相连；牵引母线TSBb设置电压互感器PTb，牵引馈线Fb1和牵引馈线Fb2分别设置电流互感器CTb1和电流互感器CTb2；所述电压互感器PTb、电流互感器CTb1和电流互感器CTb2的测量端与控制器CCb的输入端相连；

所述控制器CCa和控制器CCb之间通过光纤对OFL连接并进行信息交互，其中：牵引变电所TSa和牵引变电所TSb之间的牵引网OCS采用双边供电；控制器CCa用于实时获取变电所TSa的功率信息，控制器CCb用于实时获取变电所TSb的功率信息；控制器CCa、控制器CCb根据信息交互结果分别控制功率转换装置BCSa、功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求。

在本实施例的应用场景中，取消了牵引变电所TSa和牵引变电所TSb之间的电分相，即牵引变电所TSa和牵引变电所TSb之间的牵引网OCS采用双边供电，同时，背景技术所提到的需要在牵引变电所的牵引变压器次边串接电抗器以降低均衡电流，或者在牵引变电所增设电压补偿装置实现电压相位补偿以减小双边供电的两牵引变电所输出电压差，本实施例对该两种措施并不强制要求，即本实施例可以采用该两种措施也可以不采用该两种措施，本实施例的核心在于对穿越功率或是对存在穿越功率的返回牵引变电所的功率进行利用，重在对出现穿越功率这一结果后进行的处理，而非抑制穿越功率的产生， 这是本实施例区别于现有技术的关键所在，此外，本实施例在利用穿越功率的技术构思的基础上，由于实际工况中，存在列车制动时产生的再生功率和原本存在的穿越功率一起返回牵引变电所的情况，因此，本实施例所说的利用穿越功率也可以是指利用含有穿越功率的返回牵引变电所的功率，通过对穿越功率的利用，使得从所述牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从所述牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求，从而消除穿越功率对电网和用户的负面影响，使双边供电的优点得到充分发挥。

作为优选，本实施例中的牵引变电所TSa采用同相供电，牵引变电所TSa的牵引母线TSBa通过牵引馈线Fa1向牵引网OCS供电，通过牵引馈线Fa2向左相邻供电区间牵引网OCSa供电，牵引网OCS与左相邻供电区间牵引网OCSa通过分段器连接。

这里，变电所TSa采用同相供电技术后，供电臂延长，同行车中的牵引列车可以更大概率地吸收制动列车的再生功率，提高再生制动能量的直接利用率，使得最终返回电网的再生功率大大减小，甚至到0。为了维护方便，本实施例可以在牵引变电所TSa的牵引网处设置电分段，即在牵引网OCS与左相邻供电区间牵引网OCSa之间设置电分段，设置了电分段，一方面可以配合使用分段测控保护技术，在使列车不断电通过的同时便于检修维护，另一方面，配合变电所TSb处设置的电分段，还可以检测分析牵引网OCS的运行工况（包括检测分析牵引网OCS是否处于空载，空载时返回变电所的功率即为穿越功率，具体分析可以参见实施例2）。

作为优选，本实施例中的牵引变电所TSb采用同相供电，牵引变电所TSb的牵引母线TSBb通过牵引馈线Fb1向牵引网OCS供电，通过牵引馈线Fb2向右相邻供电区间牵引网OCSb供电，牵引网OCS与右相邻供电区间牵引网OCSb通过分段器连接。

这里，变电所TSb采用同相供电技术后，供电臂延长，同行车中的牵引列车可以更大概率地吸收制动列车的再生功率，提高再生制动能量的直接利用率，使得最终返回电网的再生功率大大减小，甚至到0。为了维护方便，本实施例可以在变电所TSb的牵引网处设置电分段，即在牵引网OCS与右相邻供电区间牵引网OCSb之间设置电分段，设置了电分段，一方面可以配合使用分段测控保护技术，在使列车不断电通过的同时便于检修维护，另一方面，配合牵引变电所TSa处设置的电分段，还可以检测分析牵引网OCS的运行工况（包括检测分析牵引网OCS是否处于空载，空载时返回变电所的功率即为穿越功率，具体分析可以参见实施例2）。

作为优选，如图3所示，所述功率转换装置BCSa包括整流装置ADCa和逆变装置DACa，整流装置ADCa的直流侧通过公共直流母线DCBa与储能装置ESDa以及逆变装置DACa的直流侧相连，逆变装置DACa的三相交流侧与牵引变电所TSa的配电系统母线DSBa相连，所述控制器CCa输出端与功率转换装置BCSa的控制端相连。

这里，当穿越功率或包含穿越功率的返回功率流向牵引变电所TSa时，控制器CCa可以控制储能装置ESDa对流向牵引变电所TSa的穿越功率或包含穿越功率的返回功率进行储存，也可以控制流向牵引变电所TSa的穿越功率或包含穿越功率的返回功率流向配电系统母线DSBa从而被配电系统相关电气设备利用，以使得从所述变电所TSa返回电网的穿越功率满足预设要求。

作为优选，如图4所示，所述功率转换装置BCSb包括整流装置ADCb和逆变装置DACb，整流装置ADCb的直流侧通过公共直流母线DCBb与储能装置ESDb以及逆变装置DACb的直流侧相连，逆变装置DACb的三相交流侧与牵引变电所TSb的配电系统母线DSBb相连，所述控制器CCb输出端与功率转换装置BCSb的控制端相连。

这里，当穿越功率或包含穿越功率的返回功率流向变电所TSb时，控制器CCb可以控制储能装置ESDb对流向变电所TSb的穿越功率或包含穿越功率的返回功率进行储存，也可以控制流向变电所TSb的穿越功率或包含穿越功率的返回功率流向配电系统母线DSBb从而被配电系统相关电气设备利用，以使得从所述变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求。

实施例2

如图5所示，本实施例提供一种基于实施例1所提供的牵引网双边供电穿越功率利用系统的控制方法，包括：

步骤S100： 控制器CCa、控制器CCb分别获取牵引变电所TSa、牵引变电所TSb的实时功率信息；

步骤S200： 控制器CCa和控制器CCb根据各自获取的实时功率信息进行信息交互；

步骤S300：控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率，控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求。

作为优选，所述牵引变电所TSa和牵引变电所TSb均采用同相供电，所述方法中：

控制器CCa、控制器CCb分别获取牵引变电所TSa、牵引变电所TSb的实时功率信息，即步骤S100包括：控制器CCa实时检测牵引母线TSBa的电压Ua、牵引馈线Fa1的电流Ia1、牵引馈线Fa2的电流Ia2；控制器CCa根据牵引母线TSBa的电压Ua和牵引馈线Fa1的电流Ia1计算牵引变电所TSa向牵引网OCS提供的有功功率Pca；控制器CCa根据牵引母线TSBa的电压Ua和牵引馈线Fa2的电流Ia2计算牵引变电所TSa向左相邻供电区间牵引网OCSa提供的有功功率Pcaa；

控制器CCb实时检测牵引母线TSBb的电压Ub、牵引馈线Fb1的电流Ib1、牵引馈线Fb2的电流Ib2；控制器CCb根据牵引母线TSBb的电压Ub和牵引馈线Fb1的电流Ib1计算牵引变电所TSb向牵引网OCS提供的有功功率Pcb，控制器CCb根据牵引母线TSBb的电压Ub和牵引馈线Fb2的电流Ib2计算牵引变电所TSb向右相邻供电区间牵引网OCSb提供的有功功率Pcbb；

其中，牵引变电所流向牵引网的功率为正，牵引网流向牵引变电所的功率为负。

这里，牵引变电所流向牵引网的功率为正既指只从牵引变电所TSa流向牵引网OCS或左相邻供电区间牵引网OCSa的功率为正，也指从牵引变电所TSb流向牵引网OCS或右相邻供电区间牵引网OCSb的功率为正；牵引网流向牵引变电所的功率为负既指从牵引网OCS或左相邻供电区间牵引网OCSa流向牵引变电所TSa的功率为负，也指从牵引网OCS或右相邻供电区间牵引网OCSb流向牵引变电所TSb的功率为负。

作为优选，所述控制器CCa和控制器CCb根据各自实时获取的功率信息进行信息交互，即步骤S200包括：所述控制器CCa和控制器CCb根据各自获取的实时功率信息进行信息交互包括：控制器CCa通过光纤对OFL将有功功率Pca和有功功率Pcaa数据发送给控制器CCb，控制器CCb通过光纤对OFL将有功功率Pcb和有功功率Pcbb数据发送给控制器CCa。

作为优选，所述控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率，控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求，即步骤S300包括：

步骤S301：若Pca>0和Pcb<0且，Pca+Pcb=0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于空载工况，有功功率Pca和有功功率Pcb为穿越功率，并由牵引馈线Fa1流向牵引馈线Fb1，此时：若有功功率Pca≥Pcbb≥0，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb向配电系统母线DSBb供电或使储能装置ESDb运行于储能状态；当二者功率之和=Pca-Pcbb时，控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机；若有功功率Pcbb≥Pca，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机，同时控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机；

步骤S302：若Pcb>0和Pca<0且，Pca+Pcb=0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于空载工况，有功功率Pca和有功功率Pcb为穿越功率，并由牵引馈线Fb1流向牵引馈线Fa1，此时：若有功功率Pcb≥Pcaa≥0则控制器CCa控制功率转换装置BCSa向配电系统母线DSBa供电或使储能装置ESDa运行于储能状态，二者功率之和=Pb-Pcaa，同时控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机；若有功功率Pcaa≥Pcb，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机，同时控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机；

步骤S303：若|Pca+Pcb|>0，且Pca>0和Pcb>0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于牵引工况，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa使储能装置ESDa运行于放电状态，储能装置ESDa的放电功率≤Pca，同时控制器CCb控制功率转换装置BCSb使储能装置ESDb运行于放电状态，储能装置ESDb的放电功率≤Pcb。

作为优选，所述控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率，控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求，即步骤300进一步包括：

步骤S304：若Pca＜0且Pcb＜0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于制动工况，此时：

步骤S304-1：若Pcaa＜0，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa向配电系统母线DSBa供电或使储能装置ESDa运行于储能状态，二者功率之和=|Pca|+|Pcaa |；若Pcaa＞0且Pcaa＜|Pca |，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa向配电系统母线DSBa供电或使储能装置ESDa运行于储能状态，二者功率之和=| Pca |-|Pcaa|；若Pcaa＞0且Pcaa≥|Pca |，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机；

步骤S304-2：若Pcbb＜0，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb向配电系统母线DSBb供电或使储能装置ESDb运行于储能状态，二者功率之和=|Pcb|+|Pcbb |；若Pcbb＞0且Pcbb＜|Pcb |，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb向配电系统母线DSBb供电或使储能装置ESDb运行于储能状态，二者功率之和=| Pcb |-|Pcbb|；若Pcbb＞0且Pcbb≥|Pcb |，则控制器CCb控制功率转换装置BCSa待机。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种牵引网双边供电穿越功率利用系统，其特征在于：

包括设置于牵引变电所TSa的功率转换装置BCSa和控制器CCa，功率转换装置BCSa通过交流端口Ja与牵引母线TSBa相连；牵引母线TSBa设置电压互感器PTa，牵引馈线Fa1和牵引馈线Fa2分别设置电流互感器CTa1和电流互感器CTa2；所述电压互感器PTa、电流互感器CTa1和电流互感器CTa2的测量端与控制器CCa的输入端相连；

还包括设置于牵引变电所TSb的功率转换装置BCSb和控制器CCb，功率转换装置BCSb通过交流端口Jb与牵引母线TSBb相连；牵引母线TSBb设置电压互感器PTb，牵引馈线Fb1和牵引馈线Fb2分别设置电流互感器CTb1和电流互感器CTb2；所述电压互感器PTb、电流互感器CTb1和电流互感器CTb2的测量端与控制器CCb的输入端相连；

所述控制器CCa和控制器CCb之间通过光纤对OFL连接并进行信息交互，其中：牵引变电所TSa和牵引变电所TSb之间的牵引网OCS采用双边供电；控制器CCa用于实时获取变电所TSa的功率信息，控制器CCb用于实时获取变电所TSb的功率信息；控制器CCa、控制器CCb根据信息交互结果分别控制功率转换装置BCSa、功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求。

2.根据权利要求1所述的一种牵引网双边供电穿越功率利用系统，其特征在于：所述牵引变电所TSa采用同相供电，牵引变电所TSa的牵引母线TSBa通过牵引馈线Fa1向牵引网OCS供电，通过牵引馈线Fa2向左相邻供电区间牵引网OCSa供电，牵引网OCS与左相邻供电区间牵引网OCSa通过分段器连接。

3.根据权利要求1所述的一种牵引网双边供电穿越功率利用系统，其特征在于：所述牵引变电所TSb采用同相供电，牵引变电所TSb的牵引母线TSBb通过牵引馈线Fb1向牵引网OCS供电，通过牵引馈线Fb2向右相邻供电区间牵引网OCSb供电，牵引网OCS与右相邻供电区间牵引网OCSb通过分段器连接。

4.根据权利要求1所述的一种牵引网双边供电穿越功率利用系统，其特征在于：所述功率转换装置BCSa包括整流装置ADCa和逆变装置DACa，整流装置ADCa的直流侧通过公共直流母线DCBa与储能装置ESDa以及逆变装置DACa的直流侧相连，逆变装置DACa的三相交流侧与牵引变电所TSa的配电系统母线DSBa相连，所述控制器CCa输出端与功率转换装置BCSa的控制端相连。

5.根据权利要求1所述的一种牵引网双边供电穿越功率利用系统，其特征在于：所述功率转换装置BCSb包括整流装置ADCb和逆变装置DACb，整流装置ADCb的直流侧通过公共直流母线DCBb与储能装置ESDb以及逆变装置DACb的直流侧相连，逆变装置DACb的三相交流侧与牵引变电所TSb的配电系统母线DSBb相连，所述控制器CCb输出端与功率转换装置BCSb的控制端相连。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述的牵引网双边供电穿越功率利用系统的控制方法，其特征在于：包括：

所述控制器CCa、控制器CCb分别获取牵引变电所TSa、牵引变电所TSb的实时功率信息；

控制器CCa和控制器CCb根据各自获取的实时功率信息进行信息交互；

控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率，控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述牵引变电所TSa和牵引变电所TSb均采用同相供电，所述控制方法中：

控制器CCa获取牵引变电所TSa的实时功率信息包括：控制器CCa实时检测牵引母线TSBa的电压Ua、牵引馈线Fa1的电流Ia1、牵引馈线Fa2的电流Ia2；控制器CCa根据牵引母线TSBa的电压Ua和牵引馈线Fa1的电流Ia1计算牵引变电所TSa向牵引网OCS提供的有功功率Pca；控制器CCa根据牵引母线TSBa的电压Ua和牵引馈线Fa2的电流Ia2计算牵引变电所TSa向左相邻供电区间牵引网OCSa提供的有功功率Pcaa；

控制器CCb获取变电所TSb的实时功率信息包括：控制器CCb实时检测牵引母线TSBb的电压Ub、牵引馈线Fb1的电流Ib1、牵引馈线Fb2的电流Ib2；控制器CCb根据牵引母线TSBb的电压Ub和牵引馈线Fb1的电流Ib1计算牵引变电所TSb向牵引网OCS提供的有功功率Pcb，控制器CCb根据牵引母线TSBb的电压Ub和牵引馈线Fb2的电流Ib2计算牵引变电所TSb向右相邻供电区间牵引网OCSb提供的有功功率Pcbb；

其中，牵引变电所流向牵引网的功率为正，牵引网流向牵引变电所的功率为负。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：

所述控制器CCa和控制器CCb根据各自获取的实时功率信息进行信息交互包括：控制器CCa通过光纤对OFL将有功功率Pca和有功功率Pcaa数据发送给控制器CCb，控制器CCb通过光纤对OFL将有功功率Pcb和有功功率Pcbb数据发送给控制器CCa。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率，控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求包括：

若Pca>0和Pcb<0且，Pca+Pcb=0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于空载工况，有功功率Pca和有功功率Pcb为穿越功率，并由牵引馈线Fa1流向牵引馈线Fb1，此时：若有功功率Pca≥Pcbb≥0，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb向配电系统母线DSBb供电或使储能装置ESDb运行于储能状态，二者功率之和=Pca-Pcbb，同时控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机；若有功功率Pcbb≥Pca，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机，同时控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机；

若Pcb>0和Pca<0且，Pca+Pcb=0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于空载工况，有功功率Pca和有功功率Pcb为穿越功率，并由牵引馈线Fb1流向牵引馈线Fa1，此时：若有功功率Pcb≥Pcaa≥0则控制器CCa控制功率转换装置BCSa向配电系统母线DSBa供电或使储能装置ESDa运行于储能状态，二者功率之和=Pcb-Pcaa，同时控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机；若有功功率Pcaa≥Pcb，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机，同时控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机；

若|Pca+Pcb|>0，且Pca>0和Pcb>0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于牵引工况，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa使储能装置ESDa运行于放电状态，储能装置ESDa的放电功率≤Pca，同时控制器CCb控制功率转换装置BCSb使储能装置ESDb运行于放电状态，储能装置ESDb的放电功率≤Pcb。

10.根据权利 要求9所述的控制方法，其特征在于：所述控制器CCa根据信息交互结果控制功率转换装置BCSa利用穿越功率，控制器CCb根据信息交互结果控制功率转换装置BCSb利用穿越功率，使得从牵引变电所TSa返回电网的穿越功率或从牵引变电所TSb返回电网的穿越功率满足预设要求进一步包括：

若Pca＜0且Pcb＜0，控制器CCa和控制器CCb判定牵引网OCS处于制动工况，此时：

若Pcaa＜0，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa向配电系统母线DSBa供电或使储能装置ESDa运行于储能状态，二者功率之和=|Pca|+|Pcaa |；若Pcaa＞0且Pcaa＜|Pca |，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa向配电系统母线DSBa供电或使储能装置ESDa运行于储能状态，二者功率之和=| Pca |-|Pcaa|；若Pcaa＞0且Pcaa≥|Pca |，则控制器CCa控制功率转换装置BCSa待机；

若Pcbb＜0，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb向配电系统母线DSBb供电或使储能装置ESDb运行于储能状态，二者功率之和=|Pcb|+|Pcbb |；若Pcbb＞0且Pcbb＜|Pcb |，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb向配电系统母线DSBb供电或使储能装置ESDb运行于储能状态，二者功率之和=| Pcb |-|Pcbb|；若Pcbb＞0且Pcbb≥|Pcb |，则控制器CCb控制功率转换装置BCSb待机。

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