CN114771361A - 网络化牵引供电系统及源网车储协同供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及网络化牵引供电系统，利用该系统进行源网车储协同供电方法，包括如下步骤：获取各列车位置，并与牵引供电所供电位置范围进行比较，形成列车状态信息；获取储能装置剩余容量，并与储能装置的额定容量进行比较，形成储能状态信息；根据列车状态信息及储能状态信息，进行牵引供电所内能量协同，并获取在不同列车、储能状态下的整体状态信息及牵引供电所的可调度功率；获取相邻牵引供电所的列车状态信息及储能状态信息及可调度功率，与相邻牵引供电所匹配，若匹配成功，牵引供电所之间实现所间能量调度，若匹配不成功，牵引供电所不参与所间能量调度；本发明实现可再生能源就地消纳、降低牵引网损耗。
Description
技术领域
本发明属于牵引供电系统领域，尤其涉及网络化牵引供电系统及源网车储协同供电方法。
背景技术
我国电气化铁路牵引供电系统取电自公用电网，经牵引变压器降压后送电至接触网，列车通过受电弓与接触线滑动接触集取电能。为降低三相-单相不对称变换造成的负序影响，牵引变压器一般轮换相序接入电力系统，即不同牵引变压器供电的接触网采用了电力系统不同的相别，不同相接触网之间需设置电分相，导致牵引供电系统形成单元化供电格局，列车制动时再生的电能无法在系统内充分利用。我国现有牵引供电系统能源结构单一、能量利用率偏低，在“双碳”目标下，亟需在绿色低碳转型过程中推动科技创新。
现有研究在考虑新能源消纳和再生能利用的基础上，提出了网络化牵引供电系统拓扑结构，可实现相邻牵引供电所间功率融通、牵引供电所群对列车协同供电、新能源接入与电能存储。然而，如何有效协同源网车储多环节之间运行状态，保障网络化牵引供电系统经济、可靠地运行，仍是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
网络化牵引供电系统，包括牵引供电所，所述牵引供电所内设置协同管理系统、多个网络控制器、多个与网络控制器分别对应的端口变换器；
所述协同管理系统用于与相邻牵引供电所共享整体状态信息、接收网络控制器发送的数据信息或向网络控制器发送工况指令；
网络控制器用于接收端口变换器的状态信息同时发送驱动信号；
端口变换器用于接收网络控制器的驱动信号，从而完成源网车储协同供电。
进一步的，所述网络控制器包括并网控制器、负载控制器、可再生能源控制器及储能控制器；所述负载控制器用于比较列车位置形成列车状态信息，所述储能控制器用于判断剩余容量形成储能状态信息。
进一步的，所述端口变换器包括并网变换器、DC-AC变换器、Boost变换器、整流器、Buck-Boost变换器，并网控制器与并网变换器通信连接，负载控制器与DC-AC变换器通信连接，可再生能源控制器与Boost变换器或整流器通信连接，储能控制器与Buck-Boost变换器或DC-AC变换器通信连接。
应用上述的网络化牵引供电系统进行源网车储协同供电方法，包括如下步骤：
获取各列车位置，并与牵引供电所供电位置范围进行比较，形成列车状态信息；
获取储能装置剩余容量，并与储能装置的额定容量进行比较，形成储能状态信息；
根据列车状态信息及储能状态信息，进行牵引供电所内能量协同，并获取在不同列车、储能状态下的整体状态信息及牵引供电所的可调度功率；
获取相邻牵引供电所的列车状态信息及储能状态信息及可调度功率，与相邻牵引供电所匹配，若匹配成功，牵引供电所之间实现所间能量调度，若匹配不成功，牵引供电所不参与所间能量调度。
进一步的，获取各列车位置，并与牵引供电所供电位置范围进行比较，形成列车状态信息的方法为：
获取列车位置ln，并与牵引供电所供电位置范围[Ka,Ka+L]进行比较，若有Ka≤ln≤Ka+L，列车状态信息标记为 “有车”，否则列车状态标记为 “无车”。
进一步的，获取储能装置剩余容量，并与储能装置的额定容量进行比较，形成储能状态信息的方法为：
获取储能装置剩余容量SSOC，并与储能装置的额定容量SN进行比较，根据储能装置剩余容量SSOC与储能装置的额定容量SN之间的数量关系，获得“亏容”、“满容”、“正常”三种储能状态。
进一步的，根据列车状态信息及储能状态信息，进行牵引供电所内能量协同，并获取在不同列车与储能状态下的牵引供电所的整体状态信息及可调度功率的方法为：
当列车状态为无车、储能状态为亏容时，并网控制器不参与能量协同，储能控制器以充电形式参与能量协同；
其中，牵引供电所负荷功率PL=0，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC：
当PE≤PSC时，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE＞PSC时，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PSC；
当列车状态为无车、储能状态为满容时，并网控制器不参与能量协同，储能控制器以放电形式参与能量协同；
其中，牵引供电所负荷功率PL=0，可再生能源发电功率PE≥0：
当PE=0时，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE＞0时，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE；
当列车状态为无车、储能状态为正常时，并网控制器不参与能量协同，储能控制器可双向参与能量协同；
其中，牵引供电所负荷功率PL=0，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC：
当PE≤PSC时，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE＞PSC时，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PSC；
当列车状态为有车、储能状态为亏容时，并网控制器参与能量协同，储能控制器以充电形式参与能量协同；
其中，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC，公共电网向牵引供电所供电时并网功率PG为正、牵引供电所负荷为牵引时功率PL为正：
当PE-PL＞PSC时，并网功率PG＜0，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PL-PSC；
当0≤PE-PL≤PSC时，并网功率PG=0，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE-PL＜0时，并网功率PG＞0，整体状态信息ET为“-1”，可调度功率PT=PE-PL；
当列车状态为有车、储能状态为满容时，并网控制器参与能量协同，储能控制器以放电形式参与能量协同；
其中，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定放电功率为PSD，公共电网向牵引供电所供电时并网功率PG为正、牵引供电所负荷为牵引时功率PL为正：
当PE-PL＞0时，并网功率PG＜0，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PL；
当-PSD≤PE-PL≤0时，并网功率PG=0，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE-PL＜-PSD时，并网功率PG＞0，整体状态信息ET为“-1”，可调度功率PT=PE-PL+PSD；
当列车状态为有车、储能状态为正常时，并网控制器可参与能量协同，储能控制器双向参与能量协同；
其中，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC、额定放电功率为PSD，公共电网向牵引供电所供电时并网功率PG为正、牵引供电所负荷为牵引时功率PL为正：
当PE-PL＞PSC时，并网功率PG＜0，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PL；
当-PSD≤PE-PL≤PSC时，并网功率PG=0，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE-PL＜-PSD时，并网功率PG＞0，整体状态信息ET为“-1”，可调度功率PT=PE-PL+PSD。
进一步的，获取相邻牵引供电所的列车状态信息及储能状态信息及可调度功率，与相邻牵引供电所匹配，若匹配成功，牵引供电所之间实现所间能量调度，若匹配不成功，牵引供电所不参与所间能量调度的方法为：
获取当前牵引供电所能量状态信息ET0、可调度功率PT0，小里程侧与之相邻的牵引供电所能量状态信息ETL、可调度功率PTL，大里程侧与之相邻的牵引供电所能量状态信息ETR、可调度功率PTR；
当ET0=0时，牵引供电所不参与所间能量调度；
当ET0≠0时，牵引供电所与相邻牵引供电所进行匹配，两供电所能量状态信息之和为0则代表匹配成功，牵引供电所之间实现所间能量调度。
进一步的，当前牵引供电所与相邻牵引供电所匹配成功后，牵引供电所之间实现所间能量调度的方法为：
若ET0+ETL=0、ET0+ETR≠0，则当前牵引供电所与小里程侧牵引供电所匹配成功；两供电所的协同管理系统通过负载控制器完成所间能量调度：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率；
若ET0+ETL≠0、ET0+ETR=0，则当前牵引供电所与大里程侧牵引供电所匹配成功；两供电所协同管理系统通过负载控制器完成所间能量调度：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率；
若ET0+ETL=0、ET0+ETR=0，则当前牵引供电所与两侧牵引供电所均具备协同条件，此时优先与可调度功率较高者，匹配完成能量调度：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率。
进一步的，若SSOC≤10%SN，储能状态标记为 “亏容” ，表示储能控制器只能以充电形式参与能量协同；若SSOC≥90%SN，储能状态标记为“满容”，表示储能控制器只能以放电形式参与能量协同；若10%SN≤SSOC≤90%SN，储能状态标记为“正常”，表示储能控制器可双向参与能量协同。
本发明的优点和积极效果是：
（1）本发明的方法考虑电力系统对电气化铁路的计费特点，根据供电范围内是否存在列车，将牵引供电所划分为孤岛和并网两种运行模式，根据储能变换器的工况进行场景划分，区分场景执行不同所内能量协同策略，基于节点电压影响潮流分布的特性，通过调节负载变换器输出电压实现所间能量调度，在能量调度过程中，牵引供电所内储能装置的充放电功率调整能力（上调功率能力/下调功率能力）不计入可调度功率，避免因储能装置互为充放电而造成额外的系统损耗；
（2）本发明的方法基于网络化牵引供电系统拓扑结构，改变现有牵引供电系统能源结构单一、能量利用率偏低的现状，实现可再生能源就地消纳、降低牵引网损耗。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明实施例2提供的基于典型网络化牵引供电系统拓扑结构示意图；
图2为本发明实施例2提供的基于的牵引供电所能量管理系统结构示意图；
图3为本发明实施例2提供的基于网络化牵引供电系统源网车储协同模型示意图；
图4为本发明实施例2提供的源网车储协同实施方式流程图；
图5为本发明实施例3提供的网络化牵引供电系统状态模型示意图。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征( 或其等同物) 之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例的网络化牵引供电系统，包括牵引供电所，所述牵引供电所内设置协同管理系统、多个网络控制器、多个与网络控制器分别对应的端口变换器；
所述协同管理系统用于与相邻牵引供电所共享整体状态信息、接收网络控制器发送的数据信息或向网络控制器发送工况指令；
网络控制器用于接收端口变换器的状态信息同时发送驱动信号；
端口变换器用于接收网络控制器的驱动信号，从而完成源网车储协同供电。
其中，所述网络控制器包括并网控制器、负载控制器、可再生能源控制器及储能控制器；所述负载控制器用于比较列车位置形成列车状态信息，所述储能控制器用于判断剩余容量形成储能状态信息；所述端口变换器包括并网变换器、DC-AC变换器、Boost变换器、整流器、Buck-Boost变换器，并网控制器与并网变换器通信连接，负载控制器与DC-AC变换器通信连接，可再生能源控制器与Boost变换器或整流器通信连接，储能控制器与Buck-Boost变换器或DC-AC变换器通信连接。
应用上述的网络化牵引供电系统进行源网车储协同供电方法，包括如下步骤：
获取各列车位置，并与牵引供电所供电位置范围进行比较，形成列车状态信息；
具体的，获取列车位置ln，并与牵引供电所供电位置范围[Ka,Ka+L]进行比较，若有Ka≤ln≤Ka+L，列车状态信息标记为 “有车”，此时列车状态信息为状态“1”，此时并网控制器参与能量协同，牵引供电所处于并网运行模式；否则列车状态标记为 “无车”，此时列车状态信息为状态“0”，此时根据电力系统对电气化铁路采用返送有功不计原则计费，并网控制器不参与能量协同，牵引供电所处于孤岛运行模式。
获取储能装置剩余容量，并与储能装置的额定容量进行比较，形成储能状态信息；
具体的，获取储能装置剩余容量SSOC，并与储能装置的额定容量SN进行比较，根据储能装置剩余容量SSOC与储能装置的额定容量SN之间的数量关系，获得“亏容”、“满容”、“正常”三种储能状态。
在本实施例中，可以设置：若SSOC≤10%SN，储能状态标记为“亏容”，此时储能状态信息为状态“01”，表示储能控制器只能以充电形式参与能量协同；若SSOC≥90%SN，储能状态标记为“满容”，此时储能状态信息为状态“10”，表示储能控制器只能以放电形式参与能量协同；若10%SN≤SSOC≤90%SN，储能状态标记为“正常”，此时储能状态信息为状态“11”，表示储能控制器可双向参与能量协同。
根据列车状态信息及储能状态信息，进行牵引供电所内能量协同，并获取在不同列车、储能状态下的整体状态信息及牵引供电所的可调度功率；
具体的，协同管理系统整合列车状态信息和储能状态信息，得到001孤岛模式场景状态一、010孤岛模式场景状态二、011孤岛模式场景状态三、101并网模式场景状态一、110并网模式场景状态二、111并网模式场景状态三，共六种场景状态，其中第一位数字为列车状态信息，后二位数字为储能状态信息；
当列车状态为无车、储能状态为亏容时，即001孤岛模式场景状态一，并网控制器不参与能量协同，储能控制器以充电形式参与能量协同；
此状态下牵引供电所两侧供电单元内无列车，由于电力系统对牵引供电系统采取反送不计的电能计费方式，并网控制器发出闭锁指令，牵引供电所工作于孤岛模式。此时可再生能源控制器采用最大功率追踪控制，储能控制器采用定直流母线电压控制，负载控制器采用恒压恒频控制；此时，牵引供电所负荷功率PL=0，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC：
当PE≤PSC时，协同管理系统标记整体状态信息ET为“0”， 表示牵引供电所整体已达到能量平衡，可调度功率PT=0；
当PE＞PSC时，协同管理系统标记整体状态信息ET为“1”， 表示牵引供电所整体具备提供电能能力，可调度功率PT=PE-PSC；
当列车状态为无车、储能状态为满容时，即010孤岛模式场景状态二，并网控制器不参与能量协同，储能控制器以放电形式参与能量协同；
此状态下牵引供电所两侧供电单元内无列车，并网控制器发出闭锁指令，牵引供电所工作于孤岛模式，此时可再生能源控制器采用定直流母线电压控制，储能控制器发出闭锁指令，储能装置不参与能量协同，负载控制器采用恒压恒频控制，牵引供电所负荷功率PL=0，可再生能源发电功率PE≥0：
当PE=0时，协同管理系统标整体状态信息ET为“0”， 表示牵引供电所整体已达到能量平衡，可调度功率PT=0；
当PE＞0时，协同管理系统标记整体状态信息ET为“1”， 表示牵引供电所整体具备提供电能能力，可调度功率PT=PE；
当列车状态为无车、储能状态为正常时，即011孤岛模式场景状态三，并网控制器不参与能量协同，储能控制器可双向参与能量协同；
此状态下牵引供电所两侧供电单元内无列车，并网控制器发出闭锁指令，牵引供电所工作于孤岛模式，此时可再生能源控制器采用最大功率追踪控制，储能控制器采用定直流母线电压控制，负载控制器采用恒压恒频控制，此时，牵引供电所负荷功率PL=0，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC：
当PE≤PSC时，协同管理系统标记整体状态信息ET为“0”， 表示牵引供电所整体已达到能量平衡，可调度功率PT=0；
当PE＞PSC时，协同管理系统标记整体状态信息ET为“1”， 表示牵引供电所整体具备提供电能能力，可调度功率PT=PE-PSC；
当列车状态为有车、储能状态为亏容时，即101并网模式场景状态一，并网控制器参与能量协同，储能控制器以充电形式参与能量协同；
此状态下牵引供电所两侧供电单元内存在列车，牵引供电所工作于并网模式，以保证系统能量平衡。此时并网控制器采用定直流母线电压控制，可再生能源控制器采用最大功率追踪控制，储能控制器采用恒压恒流控制，负载控制器采用恒压恒频控制，此时，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC，公共电网向牵引供电所供电时并网功率PG为正、牵引供电所负荷为牵引时功率PL为正：
当PE-PL＞PSC时，并网功率PG＜0，协同管理系统标记整体状态信息ET为“1”， 表示牵引供电所整体具备提供电能能力，可调度功率PT=PE-PL-PSC；
当0≤PE-PL≤PSC时，并网功率PG=0，协同管理系统标记整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE-PL＜0时，并网功率PG＞0，协同管理系统标记整体状态信息ET为“-1”， 表示牵引供电所整体具备消纳电能能力，可调度功率PT=PE-PL；
当列车状态为有车、储能状态为满容时，即110并网模式场景状态二，并网控制器参与能量协同，储能控制器以放电形式参与能量协同；
此状态下牵引供电所两侧供电单元内存在列车，牵引供电所工作于并网模式，以保证系统能量平衡，此时并网控制器采用定直流母线电压控制，可再生能源控制器采用最大功率追踪控制，储能控制器采用恒压恒流控制，负载控制器采用恒压恒频控制，此时，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定放电功率为PSD，公共电网向牵引供电所供电时并网功率PG为正、牵引供电所负荷为牵引时功率PL为正：
当PE-PL＞0时，并网功率PG＜0，协同管理系统标记整体状态信息ET为“1”， 表示牵引供电所整体具备提供电能能力，可调度功率PT=PE-PL；
当-PSD≤PE-PL≤0时，并网功率PG=0，协同管理系统标记整体状态信息ET为“0”， 表示牵引供电所整体已达到能量平衡，可调度功率PT=0；
当PE-PL＜-PSD时，并网功率PG＞0，协同管理系统标记整体状态信息ET为“-1”， 表示牵引供电所整体具备消纳电能能力，可调度功率PT=PE-PL+PSD；
当列车状态为有车、储能状态为正常时，即111并网模式场景状态三，并网控制器可参与能量协同，储能控制器双向参与能量协同；
此状态下牵引供电所两侧供电单元内存在列车，牵引供电所工作于并网模式，以保证系统能量平衡，此时并网控制器采用定直流母线电压控制，可再生能源控制器采用最大功率追踪控制，储能控制器采用恒压恒流控制，负载控制器采用恒压恒频控制，此时，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC、额定放电功率为PSD，公共电网向牵引供电所供电时并网功率PG为正、牵引供电所负荷为牵引时功率PL为正：
当PE-PL＞PSC时，并网功率PG＜0，协同管理系统标记整体状态信息ET为“1”， 表示牵引供电所整体具备提供电能能力，可调度功率PT=PE-PL；
当-PSD≤PE-PL≤PSC时，并网功率PG=0，协同管理系统标记整体状态信息ET为“0” ，表示牵引供电所整体已达到能量平衡，可调度功率PT=0；
当PE-PL＜-PSD时，并网功率PG＞0，协同管理系统标记整体状态信息ET为“-1”， 表示牵引供电所整体具备消纳电能能力，可调度功率PT=PE-PL+PSD。
获取相邻牵引供电所的列车状态信息及储能状态信息及可调度功率，与相邻牵引供电所匹配，若匹配成功，牵引供电所之间实现所间能量调度，若匹配不成功，牵引供电所不参与所间能量调度。
具体的，获取当前牵引供电所能量状态信息ET0、可调度功率PT0，小里程侧与之相邻的牵引供电所能量状态信息ETL、可调度功率PTL，大里程侧与之相邻的牵引供电所能量状态信息ETR、可调度功率PTR；
当ET0=0时，牵引供电所不参与所间能量调度；
当ET0≠0时，牵引供电所与相邻牵引供电所进行匹配，两供电所能量状态信息之和为0则代表匹配成功，牵引供电所之间实现所间能量调度。
另外，当前牵引供电所与相邻牵引供电所匹配成功后，牵引供电所之间实现所间能量调度的方法为：
若ET0+ETL=0、ET0+ETR≠0，则当前牵引供电所与小里程侧牵引供电所匹配成功；两供电所的协同管理系统通过负载控制器完成所间能量调度：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率；
若ET0+ETL≠0、ET0+ETR=0，则当前牵引供电所与大里程侧牵引供电所匹配成功；两供电所协同管理系统通过负载控制器完成所间能量调度：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率；
若ET0+ETL=0、ET0+ETR=0，则当前牵引供电所与两侧牵引供电所均具备协同条件，此时优先与可调度功率较高者，即max(∣PTL∣,∣PTR∣)，匹配完成能量调度：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率。
在此，需要说明的是，本发明中的小里程侧及大里程侧是相对概念，在铁路线路沿线一般都有里程标，方便定位用，判断供电范围内是否有车可以用里程标定位；比如京沪高铁，从北京开始数里程，北京方向就是小里程侧，上海方向就是大里程侧。
实施例2
网络化牵引供电系统，是指可实现相邻牵引供电所间功率融通、牵引供电所群对列车协同供电、可再生能源接入与电能存储供电的新一代牵引供电系统。典型拓扑结构如图1所示，其中直流母线侧接入设备数量可根据实际情况灵活选择，为实现源网车储协同供电，应至少包括一个新能源发电装置和一个储能装置；
需要说明的是，本实施例不限定网络化牵引供电系统的拓扑结构，但为简化说明，按接入一个光伏发电装置和一个储能装置的拓扑结构进行方法阐述。
牵引供电所能量管理系统，是指实现所内的能量协同和所间能量调度的智能管理系统，对应网络化牵引供电系统的拓扑结构，至少包括一个协同管理系统和四个网络控制器（并网控制器、负载控制器、光伏控制器和储能控制器），如图2所示。其中，协同管理系统用于接收网络控制器发送的数据信息、向网络控制器发送工况指令和与相邻牵引供电所共享状态信息，网络控制器用于接收各端口变换器的状态信息同时发送驱动信号，各端口变换器接收网络控制器的驱动信号完成源网车储协同供电目标。
需要说明的是，除负载控制器与列车间需采用无线通信外，本发明不限定系统中其他单元间的通信方式，可采用现有的任一种通信方式（例如，无线通信、有线通信等方式）进行实施。
根据附图进一步说明：
如图3所示，沿线依次设有EERL、EER、EERR三座牵引供电所，各供电所均接入了新能源发电电源和储能装置，且相邻所间可以互相通信。以EER为例，牵引供电所公用电网侧实时功率为PG，新能源侧实时功率为PE，储能侧实时功率为PS，供电范围为里程Ka至里程Ka+L，总长度为L，源网车储协同供电具体包括以下步骤：
依次比较列车位置l1、l2…ln-1、ln与牵引供电所供电范围[Ka,Ka+L]的关系，若有任意列车满足Ka≤ln≤Ka+L，标记列车状态信息为 “1”；否则标记列车状态信息为 “0”。比较储能装置剩余容量SSOC与额定容量SN的关系，若SSOC≤10%SN，标记储能状态信息为“01”；若SSOC≥90%SN，标记储能状态信息为“10”；若10%SN≤SSOC≤90%SN，标记储能状态信息为“11”。
协同管理系统整合列车状态信息（0/1）和储能状态信息（01/10/11），形成整体状态参数（001/010/011/101/110/111，其中第一位为列车状态信息，后二位为储能状态信息），区别不同运行场景执行不同所内能量协同策略，计算得出牵引供电所整体状态信息ET和可调度功率PT，如图4所示；
协同管理系统同步获取相邻牵引供电所的整体状态信息（ETL、ETR）和可调度功率（PTL、PTR），当满足ET≠0∧（ET+ETL=0∨ET+ETR=0）时，说明本地与相邻牵引供电所具备能量调度条件，协同管理系统与之匹配开展所间能量调度（若存在多个可匹配选项，则根据可调度功率情况进一步筛选）：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率。
实施例3
作为举例，在本实施例中，网络化牵引供电系统源网车储协同供电实现过程为：
网络化牵引供电系统某时刻状态如图5所示，EER供电范围为[0+000,110+000]，储能装置剩余容量SSOC=70%SN、额定充放电功率PSC=PSD=5MW，光伏发电功率：PE=7.5MW，源网车储协同过程如下：
由于Ka≤l1＜l2≤Ka+L，判定EER供电范围内存在列车，列车状态信息为“1”，同时由于10%SN≤SSOC≤90%SN，储能控制器判定储能装置可双向参与功率协同，储能状态信息为“11”。
协同管理系统整合列车状态信息和储能状态信息，得到整体状态参数“111”，指令并网控制器采用定直流母线电压控制，指令光伏控制器采用最大功率追踪控制，指令储能控制器采用恒压恒流控制，指令负载控制器采用恒压恒频控制，同时计算PE-PL=7.5MW-15MW=-7.5MW。由于PE-PL＜-PSD=-5MW，标记整体状态信息ET=-1，同时记录可调度功率PT=PE-PL+PSD=-2.5MW。
协同管理系统获取相同时刻相邻牵引供电所整体状态信息和可调度功率，此时ET+ETL和ET+ETR均为0，说明EER既可与EERL进行功率调度，也可与EERR进行功率调度，由于EERR可调度功率更高，EER与EERR匹配开展所间能量调度，EERR通过所内控制负载变换器端口电压UOCSR发出有功功率，EER通过控制所内负载变换器端口电压UOCS接收有功功率。
以上所述，为本实施例在一种假定工况下的实施实例，由于网络化牵引供电系统中负荷状态、储能状态以及光伏功率都具有时变特性，能量管理系统需实时采集最新数据更新工作指令，以完成网络化牵引供电系统实际运行过程中的源网车储协同供电。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.网络化牵引供电系统，其特征在于，包括牵引供电所，所述牵引供电所内设置协同管理系统、多个网络控制器、多个与网络控制器分别对应的端口变换器；
所述协同管理系统用于与相邻牵引供电所共享整体状态信息、接收网络控制器发送的数据信息或向网络控制器发送工况指令；
网络控制器用于接收端口变换器的状态信息同时发送驱动信号；
端口变换器用于接收网络控制器的驱动信号，从而完成源网车储协同供电；
其中，所述网络控制器包括并网控制器、负载控制器、可再生能源控制器及储能控制器；所述负载控制器用于比较列车位置形成列车状态信息，所述储能控制器用于判断剩余容量形成储能状态信息；
所述端口变换器包括并网变换器、DC-AC变换器、Boost变换器、整流器、Buck-Boost变换器，并网控制器与并网变换器通信连接，负载控制器与DC-AC变换器通信连接，可再生能源控制器与Boost变换器或整流器通信连接，储能控制器与Buck-Boost变换器或DC-AC变换器通信连接。
2.应用权利要求1所述的网络化牵引供电系统进行源网车储协同供电方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取各列车位置，并与牵引供电所供电位置范围进行比较，形成列车状态信息；
获取储能装置剩余容量，并与储能装置的额定容量进行比较，形成储能状态信息；
根据列车状态信息及储能状态信息，进行牵引供电所内能量协同，并获取在不同列车、储能状态下的整体状态信息及牵引供电所的可调度功率；
获取相邻牵引供电所的列车状态信息及储能状态信息及可调度功率，与相邻牵引供电所匹配，若匹配成功，牵引供电所之间实现所间能量调度，若匹配不成功，牵引供电所不参与所间能量调度。
3.根据权利要求2所述的进行源网车储协同供电方法，其特征在于：
获取各列车位置，并与牵引供电所供电位置范围进行比较，形成列车状态信息的方法为：
获取列车位置ln，并与牵引供电所供电范围[Ka,Ka+L]进行比较，若有Ka≤ln≤Ka+L，列车状态信息标记为 “有车”，否则列车状态标记为 “无车”。
4.根据权利要求2所述的进行源网车储协同供电方法，其特征在于：
获取储能装置剩余容量，并与储能装置的额定容量进行比较，形成储能状态信息的方法为：
获取储能装置剩余容量SSOC，并与储能装置的额定容量SN进行比较，根据储能装置剩余容量SSOC与储能装置的额定容量SN之间的数量关系，获得“亏容”、“满容”、“正常”三种储能状态。
5.根据权利要求2所述的进行源网车储协同供电方法，其特征在于：
根据列车状态信息及储能状态信息，进行牵引供电所内能量协同，并获取在不同列车与储能状态下的牵引供电所的整体状态信息及可调度功率的方法为：
当列车状态为无车、储能状态为亏容时，并网控制器不参与能量协同，储能控制器以充电形式参与能量协同；
其中，牵引供电所负荷功率PL=0，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC：
当PE≤PSC时，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE＞PSC时，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PSC；
当列车状态为无车、储能状态为满容时，并网控制器不参与能量协同，储能控制器以放电形式参与能量协同；
其中，牵引供电所负荷功率PL=0，可再生能源发电功率PE≥0：
当PE=0时，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE＞0时，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE；
当列车状态为无车、储能状态为正常时，并网控制器不参与能量协同，储能控制器可双向参与能量协同；
其中，牵引供电所负荷功率PL=0，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC：
当PE≤PSC时，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE＞PSC时，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PSC；
当列车状态为有车、储能状态为亏容时，并网控制器参与能量协同，储能控制器以充电形式参与能量协同；
其中，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC，公共电网向牵引供电所供电时并网功率PG为正、牵引供电所负荷为牵引时功率PL为正：
当PE-PL＞PSC时，并网功率PG＜0，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PL-PSC；
当0≤PE-PL≤PSC时，并网功率PG=0，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE-PL＜0时，并网功率PG＞0，整体状态信息ET为“-1”，可调度功率PT=PE-PL；
当列车状态为有车、储能状态为满容时，并网控制器参与能量协同，储能控制器以放电形式参与能量协同；
其中，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定放电功率为PSD，公共电网向牵引供电所供电时并网功率PG为正、牵引供电所负荷为牵引时功率PL为正：
当PE-PL＞0时，并网功率PG＜0，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PL；
当-PSD≤PE-PL≤0时，并网功率PG=0，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE-PL＜-PSD时，并网功率PG＞0，整体状态信息ET为“-1”，可调度功率PT=PE-PL+PSD；
当列车状态为有车、储能状态为正常时，并网控制器可参与能量协同，储能控制器双向参与能量协同；
其中，可再生能源发电功率PE≥0，储能装置额定充电功率为PSC、额定放电功率为PSD，公共电网向牵引供电所供电时并网功率PG为正、牵引供电所负荷为牵引时功率PL为正：
当PE-PL＞PSC时，并网功率PG＜0，整体状态信息ET为“1”，可调度功率PT=PE-PL；
当-PSD≤PE-PL≤PSC时，并网功率PG=0，整体状态信息ET为“0”，可调度功率PT=0；
当PE-PL＜-PSD时，并网功率PG＞0，整体状态信息ET为“-1”，可调度功率PT=PE-PL+PSD。
6.根据权利要求2所述的进行源网车储协同供电方法，其特征在于：获取相邻牵引供电所的列车状态信息及储能状态信息及可调度功率，与相邻牵引供电所匹配，若匹配成功，牵引供电所之间实现所间能量调度，若匹配不成功，牵引供电所不参与所间能量调度的方法为：
获取当前牵引供电所能量状态信息ET0、可调度功率PT0，小里程侧与之相邻的牵引供电所能量状态信息ETL、可调度功率PTL，大里程侧与之相邻的牵引供电所能量状态信息ETR、可调度功率PTR；
当ET0=0时，牵引供电所不参与所间能量调度；
当ET0≠0时，牵引供电所与相邻牵引供电所进行匹配，两供电所能量状态信息之和为0则代表匹配成功，牵引供电所之间实现所间能量调度。
7.根据权利要求6所述的进行源网车储协同供电方法，其特征在于：当前牵引供电所与相邻牵引供电所匹配成功后，牵引供电所之间实现所间能量调度的方法为：
若ET0+ETL=0、ET0+ETR≠0，则当前牵引供电所与小里程侧牵引供电所匹配成功；两供电所的协同管理系统通过负载控制器完成所间能量调度：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率；
若ET0+ETL≠0、ET0+ETR=0，则当前牵引供电所与大里程侧牵引供电所匹配成功；两供电所协同管理系统通过负载控制器完成所间能量调度：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率；
若ET0+ETL=0、ET0+ETR=0，则当前牵引供电所与两侧牵引供电所均具备协同条件，此时优先与可调度功率较高者，匹配完成能量调度：整体状态信息为“1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压发出有功功率，整体状态信息为“-1”的牵引供电所通过控制负载变换器端口电压接收有功功率。
8.根据权利要求4所述的进行源网车储协同供电方法，其特征在于：若SSOC≤10%SN，储能状态标记为 “亏容” ，表示储能控制器只能以充电形式参与能量协同；若SSOC≥90%SN，储能状态标记为“满容”，表示储能控制器只能以放电形式参与能量协同；若10%SN≤SSOC≤90%SN，储能状态标记为“正常”，表示储能控制器可双向参与能量协同。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2474056A (en) * | 2009-10-05 | 2011-04-06 | Davor Vujatovic | Parallel single phase AC power supply arrangements |
| CN110765556A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-02-07 | 西南交通大学 | 一种交流机车再生制动建模方法 |
| EP3715172A1 (fr) * | 2019-03-25 | 2020-09-30 | ALSTOM Transport Technologies | Procédé d'adaptation dynamique du fonctionnement d'au moins une sous-station de traction d'un système d'alimentation en puissance électrique de véhicules ferroviaires, programme d'ordinateur et dispositif associé |
| CN112848976A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-05-28 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种基于三网融合的网络化牵引供电系统 |
| CN113054751A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-29 | 北京交通大学 | 基于信息交互的城轨交通车地储能系统协调优化方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2474056A (en) * | 2009-10-05 | 2011-04-06 | Davor Vujatovic | Parallel single phase AC power supply arrangements |
| EP3715172A1 (fr) * | 2019-03-25 | 2020-09-30 | ALSTOM Transport Technologies | Procédé d'adaptation dynamique du fonctionnement d'au moins une sous-station de traction d'un système d'alimentation en puissance électrique de véhicules ferroviaires, programme d'ordinateur et dispositif associé |
| CN110765556A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-02-07 | 西南交通大学 | 一种交流机车再生制动建模方法 |
| CN112848976A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-05-28 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种基于三网融合的网络化牵引供电系统 |
| CN113054751A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-29 | 北京交通大学 | 基于信息交互的城轨交通车地储能系统协调优化方法 |
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