CN114928121A - 一种电气化铁路交直流牵引供电构造及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电气化铁路双流制牵引供电构造与控制方法，涉及电气化铁路供电技术领域。阻抗匹配平衡变压器IMBT的原边引出3个端子与三相高压母线HB的三相相连，而次边α端口并接于交流接触线T1与钢轨R1之间，β端口并接于同相补偿装置CPD与钢轨R1之间，经补偿装置CPD进行90°相位变换后回到交流接触线T1；交直交变流器ADA的直流侧并接于直流接触线T2与钢轨R2之间，可实现交直流列车同所供电，测控系统MCS由电压互感器PT、电压变送器VD、电流互感器CT、分流器RW和控制器CD构成，测量出交直流负荷以后，可根据补偿目标进行控制使三相电力系统侧产生的负序功率满足要求。

Description

一种电气化铁路交直流牵引供电构造及控制方法
技术领域
本发明涉及电气化铁路牵引供电技术领域，特别涉及一种交直流牵引供电技术。
背景技术
目前在我国轨道交通中交流牵引供电系统采用27.5kV或55kV工频单相交流供电，直流牵引供电系统普遍采用1500V或750V直流供电。由于供电制式的不同，两种牵引供电系统一般采用各自独立的单制式供电。
随着轨道交通的发展和建设，交通网络错综复杂，难免有些地方会存在交流牵引供电系统和直流牵引供电系统并存的情况，传统的单一供电制式已无法满足交直流供电的需要，交直流牵引供电系统可用于在交流电力牵引车辆与直流城轨车辆牵引过渡的地段；再者我国机车车辆制造企业同时生产的不同电压等级和电流制的机车也需要不同的牵引供电系统给予供电进行调试试验，建设交直流牵引供电系统，使其既可以对交流电力牵引车辆进行供电，也可以对直流城轨车辆进行供电，使尽可能的运行高效、经济，使尽可能减少重复建设，避免巨大的资源浪费，因此有必要对交直流牵引供电方案进行研究。
同时电气化铁道牵引供电系统结构和负荷的特殊性，造成了电力系统三相严重不平衡。为了减轻三相不平衡状况，通常将各相邻变电所牵引变压器原边轮换接入电力系统中的不同相，称为换相联接。换相联接后牵引网各供电区段电压不同，需要用分相绝缘器分隔，而分相绝缘器使电力机车安全平稳通过存在较大隐患，从而制约了高速、重载铁路的发展。同时由于牵引负荷在空间和时间分布上的随机性，限制了换相联接对三相不平衡的改善程度。采用平衡变压器可使三相不平衡状况得到进一步改善。当变电所2个供电臂负荷完全相同时，采用平衡变压器可以完全消除三相不平衡。但由于2个供电臂负荷完全相同的机率很小，尤其是经常出现仅1个供电臂有负荷的情况，这时对三相不平衡状况的改善程度是非常有限的。
发明内容
本发明的目的是提供一种电气化铁路交直流供电构造及控制方法，它能够有效地解决兼容直流和交流供电的技术问题，并且能够保证对公共连接点处的三相电压不平衡产生的影响在允许范围内。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电气化铁路交直流牵引供电构造，包括阻抗匹配平衡变压器IMBT、交流接触线T1、直流接触线T2、同相补偿装置CPD、测控系统MCS；所述阻抗匹配平衡变压器IMBT的原边引出三个端子与三相高压母线HB的三相相连，其特征在于：阻抗匹配平衡变压器IMBT的次边α端口并接于交流接触线T1与钢轨R1之间，给交流牵引列车供电，β端口并接于交直交变流器ADA内的同相补偿装置CPD与钢轨R1之间，进行相位转换实现交流牵引列车同相供电，经补偿装置CPD进行90°相位变换后回到交流接触线T1；所述同相补偿装置CPD包括匹配变压器MT，交直交变流器ADA，交直交变流器ADA的直流侧并接于直流接触线T2与钢轨R2之间，为直流牵引列车提供所需功率，实现交流牵引供电系统和直流牵引供电系统的同所供电；所述测控系统MCS包括电压互感器PT、电流互感器CT、电压变送器VD、分流器RW和控制器CD，阻抗匹配平衡变压器IMBT次边两个端口均并接电压互感器PT，交流接触线T1、阻抗匹配平衡变压器IMBT次边两个端口均串接电流互感器CT，直流接触线T2串接分流器RW，并在其与钢轨R2之间并接电压变送器VD，控制器CD的信号输入端分别与电压互感器PT、电压变送器VD、电流互感器CT、分流器RW的测量信号输出端相连，控制器CD的信号输出端与同相补偿装置CPD的控制端相连。
所述交流牵引供电系统中，若牵引网供电方式为直供方式或者带回流线的直供方式，所述交流接触线T1和钢轨R1构成交流供电网；若牵引网供电方式为AT供电方式，所述交流接触线T1、钢轨R1、负馈线F以及并接在交流接触线T1和负馈线F之间的自耦变压器AT1～ATn构成交流供电网；直流牵引供电系统中，所述直流接触线T2和钢轨R2构成直流供电网，直流供电网电压可控，再生能量能够反馈给交流牵引供电系统。
所述直流牵引供电系统和交流牵引供电系统均存在列车时，为使三相电力系统侧产生负序功率为0，投入同相补偿装置CPD补偿交流负荷的全部无功功率，控制交直交变流器ADA对负荷功率进行分配，使阻抗匹配平衡变压器IMBT次边α端口和β端口负荷大小相等；通过测控系统MCS计算出交流负荷功率大小为SL1、直流负荷功率大小为SL2，具体方案如下：
当交流牵引列车和直流牵引列车均处于牵引工况时，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2)/2的功率、控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率；若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为(SL2-SL1)/2的功率，控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率；当交流牵引列车和直流牵引列车均为再生工况，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2)/2的功率，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2-SL1)/2的功率，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率；
当交流牵引列车处于牵引工况、直流牵引列车处于再生时，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL1-SL2)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2-SL1)/2的功率；当交流牵引列车处于再生工况、直流牵引列车处于牵引工况时，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL1-SL2)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2-SL1)/2的功率。
所述直流牵引供电系统和交流牵引供电系统均存在运行列车时，为使三相电压不平衡满足国家标准，测控系统MCS控制交直交变流器ADA进行功率分配，在三相电力系统侧产生的负序功率不超过限值；具体方案如下：
设定补偿目标为三相高压母线HB负序允许量Sε；
通过测控系统MCS对测量得到的电压和电流值进行计算，计算出交流负荷功率大小SL1和直流负荷功率大小SL2；得到交流和直流负荷功率经过任意一个端口所产生的最大负序功率大小
Figure BDA0003606990730000031
或
Figure BDA0003606990730000032
在负序功率超标时通过控制变流器可将三相高压母线HB产生的负序功率下降到负序允许量Sε；
当交流牵引列车和直流牵引列车均处于牵引工况时，若
Figure BDA00036069907300000310
则交流负荷功率经α端口提供，测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率或者控制变流器C2向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若
Figure BDA0003606990730000033
且
Figure BDA0003606990730000034
则交流负荷功率经α端口提供，测控系统MCS控制变流器C2从β端口传输大小为SL2的功率给直流牵引供电系统，若
Figure BDA0003606990730000035
且|SL1-S-L2|＞Sε，SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从α端口传输大小为(SL2-SL1+Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率；
当交流牵引列车和直流牵引列车均处于再生工况时，若
Figure BDA00036069907300000311
则交流负荷功率经α端口反馈回牵引变电所，测控系统MCS可控制变流器C1从直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率或者控制变流器C2从直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若
Figure BDA0003606990730000036
Figure BDA0003606990730000037
则交流负荷功率经α端口反馈回牵引变电所，测控系统MCS控制变流器C2向β端口传输大小为SL2的功率，若
Figure BDA0003606990730000038
目.
Figure BDA0003606990730000039
SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向α端口传输大小为(SL2-SL1+Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率；
当交流牵引列车处于牵引且直流牵引列车处于再生工况时，若SL1≥SL2，SL1-SL2≤Sε，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL1-SL2＞Sε，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，SL2-SL1≤Sε则测控系统MCS控制变流器C1从直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL2-SL1＞Sε，则测控系统MCS控制变流器C1从直流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2+Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL2-SL1-Sε)/2的功率；
当交流牵引列车处于再生且直流牵引列车处于牵引工况时，若SL1≥SL2，SL1-SL2≤Sε则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，SL1-SL2＞Sε，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，SL2-SL1≤Sε，则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL1-SL2＞Sε，则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2+Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率。
在此简要说明本发明的工作原理：以三相电力系统侧产生负序功率为0或者不超过限值Sε为补偿目标，通过控制同相补偿装置CPD，兼顾直流和交流供电，对变流器进行控制实现合理的功率分配，使负序满足补偿目标要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明可以实现对三相电力系统负序的补偿，使三相电力系统侧产生的负序功率在允许范围内，有效地解决了电气化铁路以负序为主的电能质量问题；
二、本发明可实现交流和直流的同所供电，两种供电制式共用供电设备，有效地减少牵引变电所的建设面积和成本；
三、本发明可实现直流牵引供电系统的直流电压可控，并且直流牵引供电系统所产生的再生能量能够反馈给交流牵引供电系统。
四、本发明可实现列车再生能量在直流牵引供电系统和交流牵引供电系统之间的相互利用，提高再生能量利用效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中所述的直供方式下变压器为阻抗匹配平衡变压器IMBT的交直流牵引供电构造拓扑结构示意图。
图2是本发明实施例一中所述的适合AT供电方式下变压器为阻抗匹配平衡变压器IMBT的交直流牵引供电构造拓扑结构示意图。
图3是本发明实施例一中所述的模块化ADA拓扑结构示意图。
具体实施方式
为了更好理解本发明的创造思想下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种电气化铁路交直流牵引供电构造，所述阻抗匹配平衡变压器IMBT的原边引出3个端子与三相高压母线HB的三相相连，而次边α端口并接于交流接触线T1与钢轨R1之间，β端口并接于同相补偿装置CPD与钢轨R1之间，经补偿装置CPD进行90°相位变换后回到交流接触线T1；所述同相补偿装置CPD包括匹配变压器MT，交直交变流器ADA，ADA的直流侧并接于直流接触线T2与钢轨R2之间；所述测控系统MCS由电压互感器PT、电流互感器CT、电压变送器VD、分流器RW和控制器CD构成，阻抗匹配平衡变压器IMBT次边两个端口均并接电压互感器PT，交流接触线T1、阻抗匹配平衡变压器IMBT次边两个端口均串接电流互感器CT，直流接触线串接分流器RW，并在其与钢轨R2之间并接电压变送器VD。
在本实施例中，如图1、图2所示，测控系统MCS由电压互感器PT、电压变送器VD、电流互感器CT、分流器RW和控制器CD构成，控制器CD的信号输入端分别与电压互感器PT、电压变送器VD、电流互感器CT、分流器RW的测量信号输出端相连，控制器CD的信号输出端与CPD的控制端相连。如图3所示，ADA采用模块化结构，其左端口d1、d2、右端口d3、d4在系统中的连接如图1、图2所示。
实施例二
本发明实施例提供了一种电气化铁路交直流供电构造的控制方法，通过测控系统MCS计算出交流负荷功率大小为SL1、直流负荷功率大小为SL2，具体步骤为：
(1)当交流牵引列车和直流牵引列车均处于牵引工况时，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2)/2的功率、控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率；若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为(SL2-SL1)/2的功率，控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率；当交流牵引列车和直流牵引列车均为再生工况，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2)/2的功率，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2-SL1)/2的功率，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率；
(2)当交流牵引列车处于牵引、直流牵引列车处于再生时，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL1-SL2)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2-SL1)/2的功率；当交流牵引列车处于再生、直流牵引列车处于牵引时，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL２+SL1)/2，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL1-SL2)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2-SL1)/2的功率；
实施例三
本发明实施例提供了一种电气化铁路交直流供电构造的控制方法，具体步骤为：
(1)设定补偿目标为三相高压母线HB负序允许量Sε；
(2)通过综合补偿测控系统MCS的控制器CD对测量得到的电压和电流值进行计算，计算出交流负荷功率大小SL1和直流负荷功率大小SL2；得到交流和直流负荷功率经过任意一个端口所产生的最大负序功率大小
Figure BDA0003606990730000052
和
Figure BDA0003606990730000053
在负序功率超标时通过测控系统MCS控制变流器可将三相高压母线HB产生的负序功率下降到负序允许量Sε；
(3)当交流牵引列车和直流牵引列车均处于牵引工况时，若
Figure BDA0003606990730000051
则交流负荷功率经α端口提供，测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率或者控制变流器C2向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若
Figure BDA0003606990730000067
且
Figure BDA0003606990730000061
则交流负荷功率经α端口提供，测控系统MCS控制变流器C2从β端口传输大小为SL2的功率给直流牵引供电系统，若
Figure BDA0003606990730000062
且|S-L1-S-L2|＞Sε，SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从α端口传输大小为(SL2-SL1+Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率；
(4)当交流牵引列车和直流牵引列车均处于再生工况时，若
Figure BDA0003606990730000068
则交流负荷功率经α端口反馈回牵引变电所，可测控系统MCS控制变流器C1从直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率或者控制变流器C2从直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若
Figure BDA0003606990730000063
且
Figure BDA0003606990730000064
则交流负荷功率经α端口反馈回牵引变电所，测控系统MCS控制变流器C2向β端口传输大小为SL2的功率，若
Figure BDA0003606990730000065
且
Figure BDA0003606990730000066
SL1≥SL2则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2则测控系统MCS控制变流器C1向α端口传输大小为(SL2-SL1+Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率；
(5)当交流牵引列车处于牵引且直流牵引列车处于再生工况时，若SL1≥SL2，SL1-SL2≤Sε则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL1-SL2＞Sε则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，SL2-SL1≤Sε则测控系统MCS控制变流器C1从直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL2-SL1＞Sε则测控系统MCS控制变流器C1从直流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2+Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL2-SL1-Sε)/2的功率；
(6)当交流牵引列车处于再生且直流牵引列车处于牵引工况时，若SL1≥SL2，SL1-SL2≤Sε则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL1-SL2＞Sε则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，SL2-SL1≤Sε则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL1-SL2＞Sε则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2+Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率。

Claims (4)

1.一种电气化铁路交直流牵引供电构造，包括阻抗匹配平衡变压器IMBT、交流接触线T1、直流接触线T2、同相补偿装置CPD、测控系统MCS；所述阻抗匹配平衡变压器IMBT的原边引出三个端子与三相高压母线HB的三相相连，其特征在于：阻抗匹配平衡变压器IMBT的次边α端口并接于交流接触线T1与钢轨R1之间，给交流牵引列车供电，β端口并接于交直交变流器ADA内的同相补偿装置CPD与钢轨R1之间，进行相位转换实现交流牵引列车同相供电，经补偿装置CPD进行90°相位变换后回到交流接触线T1；所述同相补偿装置CPD包括匹配变压器MT和交直交变流器ADA，交直交变流器ADA的直流侧并接于直流接触线T2与钢轨R2之间，为直流牵引列车提供所需功率，实现交流牵引供电系统和直流牵引供电系统的同所供电；所述测控系统MCS包括电压互感器PT、电流互感器CT、电压变送器VD、分流器RW和控制器CD，阻抗匹配平衡变压器IMBT次边两个端口均并接电压互感器PT，交流接触线T1、阻抗匹配平衡变压器IMBT次边两个端口均串接电流互感器CT，直流接触线T2串接分流器RW，并在其与钢轨R2之间并接电压变送器VD，控制器CD的信号输入端分别与电压互感器PT、电压变送器VD、电流互感器CT、分流器RW的测量信号输出端相连，控制器CD的信号输出端与同相补偿装置CPD的控制端相连。
2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路交直流牵引供电构造，其特征在于：所述交流牵引供电系统中，若牵引网供电方式为直供方式或者带回流线的直供方式，所述交流接触线T1和钢轨R1构成交流供电网；若牵引网供电方式为AT供电方式，所述交流接触线T1、钢轨R1、负馈线F以及并接在交流接触线T1和负馈线F之间的自耦变压器AT1～ATn构成交流供电网；直流牵引供电系统中，所述直流接触线T2和钢轨R2构成直流供电网，直流供电网电压可控，再生能量能够反馈给交流牵引供电系统。
3.一种权利要求1所述的电气化铁路交直流牵引供电构造的控制方法，其特征在于：所述直流牵引供电系统和交流牵引供电系统均存在列车时，为使三相电力系统侧产生负序功率为0，投入同相补偿装置CPD补偿交流负荷的全部无功功率，控制交直交变流器ADA对负荷功率进行分配，使阻抗匹配平衡变压器IMBT次边α端口和β端口负荷大小相等；通过测控系统MCS计算出交流负荷功率大小为SL1、直流负荷功率大小为SL2，具体方案如下：
(1)当交流牵引列车和直流牵引列车均处于牵引工况时，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2)/2的功率、控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率；若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为(SL2-SL1)/2的功率，控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率；当交流牵引列车和直流牵引列车均为再生工况，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2)/2的功率，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2-SL1)/2的功率，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2+SL1)/2的功率；
(2)当交流牵引列车处于牵引工况、直流牵引列车处于再生时，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL1-SL2)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2-SL1)/2的功率；当交流牵引列车处于再生工况、直流牵引列车处于牵引工况时，若SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2，控制变流器C2向平衡变压器次边端口β传输大小为(SL1-SL2)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为(SL2+SL1)/2的功率，控制变流器C2从平衡变压器次边端口β传输大小为(SL2-SL1)/2的功率。
4.根据权利要求3所述的一种电气化铁路交直流牵引供电构造的控制方法，其特征在于：所述直流牵引供电系统和交流牵引供电系统均存在运行列车时，为使三相电压不平衡满足国家标准，测控系统MCS控制交直交变流器ADA进行功率分配，在三相电力系统侧产生的负序功率不超过限值；具体方案如下：
(1)设定补偿目标为三相高压母线HB负序允许量Sε；
(2)通过测控系统MCS对测量得到的电压和电流值进行计算，计算出交流负荷功率大小SL1和直流负荷功率大小SL2；得到交流和直流负荷功率经过任意一个端口所产生的最大负序功率大小
Figure FDA0003606990720000021
或
Figure FDA0003606990720000022
在负序功率超标时通过控制变流器可将三相高压母线HB产生的负序功率下降到负序允许量Sε；
(3)当交流牵引列车和直流牵引列车均处于牵引工况时，若
Figure FDA0003606990720000023
则交流负荷功率经α端口提供，测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率或者控制变流器C2向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若
Figure FDA0003606990720000024
且
Figure FDA0003606990720000025
则交流负荷功率经α端口提供，测控系统MCS控制变流器C2从β端口传输大小为SL2的功率给直流牵引供电系统，若
Figure FDA0003606990720000026
且
Figure FDA0003606990720000027
SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从α端口传输大小为(SL2-SL1+Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率；
(4)当交流牵引列车和直流牵引列车均处于再生工况时，若
Figure FDA0003606990720000028
则测控系统MCS交流负荷功率经α端口反馈回牵引变电所，可控制变流器C1从直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率或者控制变流器C2从直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若
Figure FDA0003606990720000029
且
Figure FDA00036069907200000210
则交流负荷功率经α端口反馈回牵引变电所，测控系统MCS控制变流器C2向β端口传输大小为SL2的功率，若
Figure FDA00036069907200000211
且
Figure FDA00036069907200000212
SL1≥SL2，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，则测控系统MCS控制变流器C1向α端口传输大小为(SL2-SL1+Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率；
(5)当交流牵引列车处于牵引且直流牵引列车处于再生工况时，若SL1≥SL2，SL1-SL2≤Sε，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL1-SL2＞Sε，则测控系统MCS控制变流器C1向交流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，SL2-SL1≤Sε则测控系统MCS控制变流器C1从直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL2-SL1＞Sε，则测控系统MCS控制变流器C1从直流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2+Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL2-SL1-Sε)/2的功率；
(6)当交流牵引列车处于再生且直流牵引列车处于牵引工况时，若SL1≥SL2，SL1-SL2≤Sε则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，SL1-SL2＞Sε，则测控系统MCS控制变流器C1从交流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2-Sε)/2的功率、控制变流器C2向β端口传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率，若SL1＜SL2，SL2-SL1≤Sε，则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为SL2的功率，若SL1-SL2＞Sε，则测控系统MCS控制变流器C1向直流牵引供电系统传输大小为(SL1+SL2+Sε)/2的功率、控制变流器C2从β端口传输大小为(SL1-SL2-Sε)/2的功率。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115333105A (zh) * 2022-08-29 2022-11-11 西南交通大学 一种电气化铁路交直流储能供电系统及能量控制方法
CN116452774A (zh) * 2023-06-09 2023-07-18 西南交通大学 基于改进cpd点云配准方法的钢轨波磨三维重建方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001047894A (ja) * 1999-08-04 2001-02-20 Toshiba Corp 交流き電装置及び交流き電装置の制御方法
JP2005205970A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Fuji Electric Systems Co Ltd 電圧補償方法
JP2007083989A (ja) * 2005-09-26 2007-04-05 Toshiba Corp 電気鉄道交流き電システム
CN107104444A (zh) * 2017-07-05 2017-08-29 西南交通大学 一种电气化铁路储能同相供电装置及其控制方法
CN208134141U (zh) * 2018-04-26 2018-11-23 神华包神铁路集团有限责任公司 一种独立铁芯三相Vv接线牵引变电所同相供电构造
CN110504698A (zh) * 2019-09-30 2019-11-26 西南交通大学 一种电气化铁路同相供电综合补偿装置及其综合补偿方法
CN210617908U (zh) * 2019-10-21 2020-05-26 西南交通大学 一种牵引变电所供电构造
CN112124153A (zh) * 2020-09-28 2020-12-25 成都尚华电气有限公司 一种贯通式同相供电构造、系统及控制方法
CN114043904A (zh) * 2021-11-22 2022-02-15 西南交通大学 一种电气化铁路双流制牵引供电系统与控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001047894A (ja) * 1999-08-04 2001-02-20 Toshiba Corp 交流き電装置及び交流き電装置の制御方法
JP2005205970A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Fuji Electric Systems Co Ltd 電圧補償方法
JP2007083989A (ja) * 2005-09-26 2007-04-05 Toshiba Corp 電気鉄道交流き電システム
CN107104444A (zh) * 2017-07-05 2017-08-29 西南交通大学 一种电气化铁路储能同相供电装置及其控制方法
CN208134141U (zh) * 2018-04-26 2018-11-23 神华包神铁路集团有限责任公司 一种独立铁芯三相Vv接线牵引变电所同相供电构造
CN110504698A (zh) * 2019-09-30 2019-11-26 西南交通大学 一种电气化铁路同相供电综合补偿装置及其综合补偿方法
CN210617908U (zh) * 2019-10-21 2020-05-26 西南交通大学 一种牵引变电所供电构造
CN112124153A (zh) * 2020-09-28 2020-12-25 成都尚华电气有限公司 一种贯通式同相供电构造、系统及控制方法
CN114043904A (zh) * 2021-11-22 2022-02-15 西南交通大学 一种电气化铁路双流制牵引供电系统与控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115333105A (zh) * 2022-08-29 2022-11-11 西南交通大学 一种电气化铁路交直流储能供电系统及能量控制方法
CN115333105B (zh) * 2022-08-29 2024-04-12 西南交通大学 一种电气化铁路交直流储能供电系统及能量控制方法
CN116452774A (zh) * 2023-06-09 2023-07-18 西南交通大学 基于改进cpd点云配准方法的钢轨波磨三维重建方法
CN116452774B (zh) * 2023-06-09 2023-08-18 西南交通大学 基于改进cpd点云配准方法的钢轨波磨三维重建方法

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