CN117458503A - 城市轨道交通供电系统能量交互的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法，通过配置能量交互装置，使其形成能量交互通道；监测城市轨道交通主变电所母线的系统功率值；判断所述由城市电网供电的主变电所是否向所述城市电网返送能量；如果是，则控制所述能量交互装置将向城市电网返送的能量转移至另一座主变电所或者同一主变电所的不同中压母线的供电范围。还提供了一种城市轨道交通供电系统能量交互系统和能量交互装置。本发明使用能量交互装置建立的能量交互通道，实现再生能量在不同供电范围之间交互利用,提高了列车再生能量的利用率，减少了列车再生能量向城市电网的返送，降低了城市轨道交通运营成本。
Description
技术领域
本发明属于城市轨道交通供电技术领域，具体涉及一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法及其系统。
背景技术
目前，城市轨道交通供电系统主要采用集中供电方式，设置一定数量的主变电所将来自城市电网的110kV电能降压变换为35kV电能，经各主变电所范围内的中压供电网络传输给各个变电所，为牵引列车及动力照明负荷提供能量。当列车在线路上行驶需要减速时，通常采用再生制动方式，产生再生制动能量，列车向牵引供电系统返送的再生制动能量主要可分为三部分：一部分再生制动能量由相邻处于牵引状态的列车使用，一部分再生能量经双向变流器返送回中压网络，一部分再生能量在传输过程中消耗在供电网络内。
根据电力部门的规定，地铁交流供电网络需要开环运行，这导致流向中压网络的再生能量只能在单个主变电所的单个电源进线供电范围内传输利用，剩余再生能量不可避免的向城市电网返送，对于返送回城市电网的能量，电力部门通常采用“返送不计”或者“返送正计”的方式，即城市轨道交通向电网返送的电能效益不能抵消轨道交通的用电成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法及其系统，解决了再生能量只能在单个主变电所的单个电源进线供电范围内传输利用，不同主变电所之间及同一主变电所的不同中压母线之间的能量无法交互的问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法，用于实现所述城市轨道交通中由城市电网供电的主变电所内部或者主变电所之间的能量交互，包括：配置能量交互装置，使其与所述主变电所连接形成能量交互通道；监测所述主变电所中压母线的系统功率值，其中所述每个主变电所包含至少两段中压母线；根据所述主变电所每段中压母线的系统功率值来判断所述由城市电网供电的主变电所是否向所述城市电网返送能量；如果是，则控制所述能量交互装置将通过主变电所向城市电网返送的能量经由所述能量交互装置转移至另一座主变电所或者同一主变电所的不同中压母线供电范围。
其中，所述能量交互装置包括：连接所述主变电所与牵引变电所之间城市轨道交通供电系统的中压环网、在所述牵引变电所内设置中压母线，且配备成套的双向变流器装置，所述双向变流器装置与所述牵引变电所的直流母线连接。
优选的，在所述牵引变电所的每段中压母线上配备双向变流器装置，具体包括：所述牵引变电所内设置的四段中压母线，且在四段中压母线上或者其中两段中压母线上配备双向变流器装置。
其中，根据所述主变电所每段中压母线的系统功率值来判断所述城市轨道交通供电系统是否向所述城市电网返送能量，包括：获取所述主变电所每段中压母线的系统功率值，当所述每段中压母线的系统功率值同时大于零时，则判断所述主变电所不是向所述城市电网返送能量；反之则判断为向所述城市电网返送能量。
优选的，控制所述能量交互装置将返送的能量经由所述能量交互装置向所述主变电所进行转移，包括：所述能量交互装置将返送的能量转移至同一主变电所的不同段中压母线。
优选的，控制所述能量交互装置将返送的能量经由所述能量交互装置向所述主变电所进行转移，还包括：所述能量交互装置将返送的能量转移至所述城市轨道交通供电系统中的不同主变电所。
本发明还提供了一种城市轨道交通供电系统能量交互系统，用于所述城市轨道交通中由城市电网供电的主变电所内部或者主变电所之间的能量交互，包括以下设备单元：配置单元，用于配置能量交互装置，使其与所述主变电所连接形成能量交互通道；监测单元，用于监测所述主变电所中压母线的系统功率值，其中所述城市轨道交通的每个主变电所包含至少两段中压母线；判断单元，根据所述主变电所每段中压母线的系统功率值来判断所述主变电所是否向所述城市电网返送能量；控制单元，用于控制所述能量交互装置将返送的能量经由所述能量交互装置向所述主变电所进行转移。
优选的，所述控制单元，用于所述能量交互装置将返送的能量转移至同一主变电所的不同段中压母线；或者用于所述能量交互装置将返送的能量转移至不同主变电所。
本发明还提供了一种用于城市轨道交通供电系统能量交互的装置，包括：连接主变电所和牵引变电所的中压环网，在牵引变电所内设置四段中压母线，每段中压母线配备一套双向变流器装置，所述双向变流器装置与所述牵引变电所的直流母线的正负极连接。
本发明所述的提供了一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法及其系统，在现有的城市轨道交通供电系统中，利用增加能量交互装置建立了能量交互通道，实现了将再生能量在不同供电范围的交互利用，利用能量交互装置的可调可控的特性，提高了列车再生能量的利用率，减少了列车再生能量向城市电网的返送，降低了城市轨道交通运营成本。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的城市轨道交通供电系统能量交互方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的城市轨道交通供电系统示意图；
图3为本发明实施例一提供的城市轨道交通供电系统能量交互的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的某工程采用能量交互方法之后主变电所功率吸收与返送情况曲线图；
图5为本发明实施例二提供的城市轨道交通供电系统能量交互的结构示意图一；
图6为本发明实施例二提供的城市轨道交通供电系统能量交互的结构示意图二；
图7为本发明实施例二提供的城市轨道交通供电系统能量交互的结构示意图三；
图8为本发明实施例二提供的城市轨道交通供电系统能量交互的结构示意图四；
图9为本发明实施例三提供的城市轨道交通供电系统能量交互系统的单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种城市轨道交通供电系统能量交互方法及其系统进行详细描述。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的城市轨道交通供电系统能量交互方法的流程图。如图1所示，本发明提供了一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法，用于实现所述城市轨道交通中由城市电网供电的主变电所内部或者主变电所之间的能量交互，包括：
S101，配置能量交互装置，使其与所述主变电所连接形成能量交互通道；
S102，监测所述主变电所中压母线的系统功率值，其中所述每个主变电所包含至少两段中压母线；
S103，根据所述主变电所每段中压母线的系统功率值来判断所述由城市电网供电的主变电所是否向所述城市电网返送能量；
S104，如果是，则控制所述能量交互装置将通过主变电所向城市电网返送的能量经由所述能量交互装置转移至另一座主变电所或者同一主变电所的不同中压母线供电范围。
具体的，结合图2和图3来说明城市轨道交通供电系统能量交互方法。
图2为本发明实施例一提供的城市轨道交通供电系统示意图，以设置有两个主变电所M、N的城市轨道交通供电系统为例。由图2可知，我国的城市轨道交通主要由与城市电网连接的多个主变电所，为列车供电的牵引变电所以及连接主变电所和牵引变电所的中压供电网络构成。其中主变电所将来自城市电网的110kV电能降压变换为35kV电能，经各主变电所范围内的中压供电网络传输给各个变电所，牵引变电所内设置双向变流单元实现整流、逆变功能；降压变电所将三相电能降压后给车站内的动力照明设备使用。
图3为本发明实施例一提供的城市轨道交通供电系统能量交互的结构示意图。如图3所示，牵引变电所内采用双向变流器为牵引网供电，以牵引变电所n为例，牵引变电所n同时由主变电所M和主变电所N供电，设置四段中压母线，分别为：Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅳ段。每段母线连接两回中压电缆，其中Ⅰ段、Ⅱ段母线由主变电所M供电，Ⅲ段、Ⅳ段母线由主变电所N供电。Ⅰ段、Ⅱ段母线之间设置母线联络开关K1，Ⅲ段、Ⅳ段母线之间设置母线联络开关K2，Ⅰ段、Ⅲ段母线之间设置母线联络开关K3，Ⅱ段、Ⅳ段母线之间设置母线联络开关K4。开关K1、K2、K3、K4在正常运行时均处于断开状态。Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅳ段母线下均设置一套双向变流器单元，分别为U1、U2、U3、U4，四套单元的直流侧正极均连接到直流正母线B1上，直流侧负极均连接到直流负母线B2上，四个单元通过直流母线实现能量交互。
将主所M的Ⅰ段中压母线功率需求记为PM-Ⅰ，Ⅱ段中压母线功率需求记为PM-Ⅱ，主所N的Ⅰ段中压母线功率需求记为PN-Ⅰ，Ⅱ段中压母线功率需求记为PN-Ⅱ。记主所M的功率需求为PM，主所N的功率需求为PN。分别监测母线M-Ⅰ，M-Ⅱ，N-Ⅰ，N-Ⅱ上的功率，同时获取主所母线M-Ⅰ，M-Ⅱ，N-Ⅰ，N-Ⅱ上的功率的系统功率值，根据主所每段母线的系统功率值M-Ⅰ，M-Ⅱ，N-Ⅰ，N-Ⅱ来判断所述主变电所是否向所述城市电网返送能量。如果是返送能量，则控制所述能量交互装置将返送的能量经由所述能量交互装置向所述另一座主变电所进行转移。
本实施例中，判断主所两段中压母线Ⅰ、Ⅱ的系统功率状态是否处于设定的标准为：
第一种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ>0，中压环网能量交互系统不工作。系统功率特征为：PM=PM-Ⅰ+PM-Ⅱ，PN=PN-Ⅰ+PN-Ⅱ。
第二种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ>0，双向变流器U1、U3、U4构成能量交互通道，将M-Ⅰ段母线向城市电网返送的能量转移至N-Ⅰ、N-Ⅱ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=PM-Ⅱ，PN=PN-Ⅰ+ PN-Ⅱ-PM-Ⅰ或者PN=0。
第三种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ>0，双向变流器U2、U3、U4构成能量交互通道，将M-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至N-Ⅰ、N-Ⅱ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=PM-Ⅰ，PN=PN-Ⅰ+ PN-Ⅱ-PM-Ⅱ或者PN=0。
第四种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ>0，双向变流器U1、U2、U3构成能量交互通道，将N-Ⅰ段母线向城市电网返送的能量转移至M-Ⅰ、M-Ⅱ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=PM-Ⅰ+PM-Ⅱ-PN-Ⅰ或者PM=0，PN=PN-Ⅱ。
第五种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ<0，双向变流器U1、U2、U4构成能量交互通道，将N-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至M-Ⅰ、M-Ⅱ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=PM-Ⅰ+PM-Ⅱ-PN-Ⅱ或者PM=0，PN=PN-Ⅰ。
第六种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ>0，双向变流器U1、U2与U3、U4构成能量交互通道，将M-Ⅰ、M-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至N-Ⅰ、N-Ⅱ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=0，PN=PN-Ⅰ+PN-Ⅱ- PM-Ⅰ- PM-Ⅱ或者PN=0。
第七种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ>0，双向变流器U1与U4、U3与U2构成能量交互通道，将M-Ⅰ段母线向城市电网返送的能量转移至N-Ⅱ段中压环网，将N-Ⅰ段母线向城市电网返送的能量转移至M-Ⅱ段中压环网。系统功率特征为：PM=PM-Ⅱ-PN-Ⅰ或者PM=0，PN=PN-Ⅱ-PM-Ⅰ或者PN=0。
第八种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ<0，双向变流器U1与U3、U2与U4构成能量交互通道，将M-Ⅰ段母线向城市电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网，将N-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至M-Ⅱ段中压环网。系统功率特征为：PM= PM-Ⅱ-PN-Ⅱ或者PM=0，PN=PN-Ⅰ-PM-Ⅰ或者PN=0。
第九种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ>0，双向变流器U2与U4、U3与U1构成能量交互通道，将M-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至N-Ⅱ段中压环网，将N-Ⅰ段母线向城市电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网。系统功率特征为：PM= PM-Ⅰ-PN-Ⅰ或者PM=0，PN=PN-Ⅱ-PM-Ⅱ或者PN=0。
第十种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ<0，双向变流器U2与U3、U4与U1构成能量交互通道，将M-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网，将N-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网。系统功率特征为：PM=PM-Ⅰ-PN-Ⅱ或者PM=0，PN=PN-Ⅰ-PM-Ⅱ或者PN=0。
第十一种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ<0，双向变流器U1、U2与U3、U4构成能量交互通道，将N-Ⅰ、N-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至M-Ⅰ、M-Ⅱ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=PM-Ⅰ+PM-Ⅱ- PN-Ⅰ- PN-Ⅱ或者PM=0，PN=0。
第十二种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ>0，双向变流器U1、U2与U4构成能量交互通道，将M-Ⅰ、M-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至N-Ⅱ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=0，PN=PN-Ⅱ-PM-Ⅰ-PM-Ⅱ或者PN=0。
第十三种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ<0，双向变流器U1、U2与U3构成能量交互通道，将M-Ⅰ、M-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=0，PN=PN-Ⅰ-PM-Ⅰ-PM-Ⅱ或者PN=0。
第十四种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ<0，双向变流器U3、U4与U2构成能量交互通道，将N-Ⅰ、N-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至M-Ⅱ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=PM-Ⅱ-PN-Ⅰ-PN-Ⅱ或者PM=0， PN=0。
第十五种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ<0，双向变流器U3、U4与U1构成能量交互通道，将N-Ⅰ、N-Ⅱ段母线向城市电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网，给牵引及动力照明负荷使用。系统功率特征为：PM=PM-Ⅰ-PN-Ⅰ-PN-Ⅱ或者PM=0， PN=0。
第十六种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ<0，中压环网能量交互系统不工作。系统功率特征为：PM=0，PN=0。
图4为本发明实施例一提供的某工程采用城市轨道交通供电系统能量交互系统之后主变电所功率吸收与返送情况曲线图；根据某工程线路，分析了配置中压环网能量交互系统前后的功率返送情况，如图4所示，图中列出了四种发车密度下的主变电所功率吸收与返送情况，可见由于中压环网能量交互系统可以在两个主变电所之间将功率实时交互，有效减少了城市轨道交通向城市电网的能量返送。
本发明提供的城市轨道交通能量交互方法的有益效果为：
一、本发明建立了同一主变电所范围内的两段中压母线的能量交互通道，在不将中压环网合环供电的条件下，实现了不同供电范围的再生能量的交互利用。
二、本发明将一条线路内不同主变电所的能量实时交互，充分利用双向变流器的可调可控的特性，提高了再生能量的利用率，减少了再生能量向城市电网的返送，降低了城市轨道交通运营成本。
三、本发明有利于为列车提供更好的供电质量，使同一线路全线牵引变电所的出力实时可调，优化城市电网内的功率潮流分布，减少供电网络上的功率损耗。
四、本发明适用于城市轨道交通的网络化供电，为不同线路供电网络以及新能源发电提供了接口，使不同线路的再生能量可以相互传递。
实施例二
图5、图6、图7和图8所示为本发明实施例二提供的城市轨道交通供电系统能量交互的示意图，其中实施例二提供的城市轨道交通供电系统能量交互的方法步骤与实施例一提供的方法步骤相同，不再赘述。其不同点为：如图5至图8所示，牵引变电所内采用双向变流器为牵引网供电，以牵引变电所n为例，牵引变电所n由主变电所M供电，牵引变电所内设四段中压母线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、和Ⅳ。在Ⅰ段、Ⅱ段中压母线中选取一段母线设置一套双向变流器单元U1，在Ⅲ段、Ⅳ段中压母线中选取一段母线设置一套双向变流器单元U2，即共有四种组合方式：Ⅰ段、Ⅲ段，Ⅰ段、Ⅳ段，Ⅱ段、Ⅲ段，Ⅱ段、Ⅳ段。U1、U2两套单元的直流侧正极均连接到直流正母线B1上，直流侧负极均连接到直流负母线B2上。两个单元通过直流母线实现能量交互。
以U1、U2两套单元分别挂接在Ⅰ段、Ⅲ段中压母线为例，应分别监测主变电所M和主变电所N两段母线上的功率：PM-Ⅰ、PM-Ⅱ、PN-Ⅰ、PN-Ⅱ。
第一种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ>0，中压环网能量交互系统不工作。
第二种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ>0，利用主变电所M供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将M-Ⅰ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅱ段中压环网，M-Ⅰ段中压环网剩余再生能量通过U1、U2转移至N-Ⅰ段中压环网。
第三种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ>0，利用主变电所M供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将M-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网，M-Ⅰ段中压环网剩余再生能量通过U1、U2转移至N-Ⅰ段中压环网。
第四种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ>0，利用主变电所N供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将N-Ⅰ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅱ段中压环网，N-Ⅰ段中压环网剩余再生能量通过U1、U2转移至M-Ⅰ段中压环网。
第五种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ<0，利用主变电所N供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将N-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网，N-Ⅰ段中压环网剩余再生能量通过U1、U2转移至M-Ⅰ段中压环网。
第六种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ>0，利用主变电所M供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将M-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网，M-Ⅰ段中压环网再生能量通过U1、U2转移至N-Ⅰ段中压环网。
第七种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ>0，利用主变电所M供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将M-Ⅰ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅱ段中压环网，利用主变电所N供电范围内各牵引变电所的两段母线上的双向变流器将N-Ⅰ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅱ段中压环网，剩余再生能量通过U1、U2在M-Ⅰ段中压环网与N-Ⅰ段中压环网之间转移。
第八种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ<0，利用主变电所M供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将M-Ⅰ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅱ段中压环网，利用主变电所N供电范围内各牵引变电所的两段母线上的双向变流器将N-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网，剩余再生能量通过U1、U2在M-Ⅰ段中压环网与N-Ⅰ段中压环网之间转移。
第九种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ>0，利用主变电所M供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将M-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网，利用主变电所N供电范围内各牵引变电所的两段母线上的双向变流器将N-Ⅰ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅱ段中压环网，剩余再生能量通过U1、U2在M-Ⅰ段中压环网与N-Ⅰ段中压环网之间转移。
第十种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ<0，利用主变电所M供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将M-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网，利用主变电所N供电范围内各牵引变电所的两段母线上的双向变流器将N-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网，剩余再生能量通过U1、U2在M-Ⅰ段中压环网与N-Ⅰ段中压环网之间转移。
第十一种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ<0，利用主变电所N供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将N-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网，通过U1、U2将N-Ⅰ段中压环网再生能量转移至主变电所M-Ⅰ段中压环网。
第十二种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ>0，利用主变电所M供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将M-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网，通过U1、U2将主所M供电范围内的再生能量转移至N-Ⅰ段母线，利用主变电所N供电范围内的各牵引变电所的两段母线上的双向变流器将N-Ⅰ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅱ段中压环网。
第十三种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ>0，PN-Ⅱ<0，利用主变电所M供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将M-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网，通过U1、U2将主所M供电范围内的再生能量转移至N-Ⅰ段母线，利用主变电所N供电范围内的各牵引变电所的两段母线上的双向变流器将N-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网。
第十四种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ>0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ<0，利用主变电所N供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将N-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网，通过U1、U2将主所N供电范围内的再生能量转移至M-Ⅰ段母线，利用主变电所M供电范围内的各牵引变电所的两段母线上的双向变流器将M-Ⅰ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅱ段中压环网。
第十五种情况：当PM-Ⅰ>0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ<0，利用主变电所N供电范围内各牵引变电所两段母线上的双向变流器将N-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至N-Ⅰ段中压环网，通过U1、U2将主所N供电范围内的再生能量转移至M-Ⅰ中压母线，利用主变电所M供电范围内的各牵引变电所的两段母线上的双向变流器将M-Ⅱ段母线向电网返送的能量转移至M-Ⅰ段中压环网。
第十六种情况：当PM-Ⅰ<0，PM-Ⅱ<0，PN-Ⅰ<0，PN-Ⅱ<0，中压环网能量交互系统不工作。
当U1、U2分别挂接在牵引变电所n的Ⅰ段、Ⅳ段，Ⅱ段、Ⅲ段，Ⅱ段、Ⅳ段母线上时，工作原理相同。
本发明提供的城市轨道交通供电系统能量交互方法的有益效果与本发明实施例一相同，在此不再赘述。
实施例三
图9为本发明实施例三提供的城市轨道交通供电系统能量交互系统的单元结构示意图。如图9所示，一种城市轨道交通供电系统能量交互的系统200，用于所述城市轨道交通中由城市电网供电的主变电所内部或者主变电所之间的能量交互，包括以下设备单元：
配置单元201，用于配置能量交互装置，使其与所述主变电所连接形成能量交互通道；
监测单元202，用于监测所述主变电所中压母线的系统功率值，其中所述城市轨道交通的每个主变电所包含至少两段中压母线；
判断单元203，根据所述主变电所每段中压母线的系统功率值来判断所述主变电所是否向所述城市电网返送能量；
控制单元204，用于控制所述能量交互装置将返送的能量经由所述能量交互装置向所述主变电所进行转移。
具体的，所述控制单元204，还用于用于所述能量交互装置将返送的能量转移至同一主变电所的不同段中压母线；或者用于所述能量交互装置将返送的能量转移至不同主变电所。
本发明实施例三的城市轨道交通供电系统能量交互系统的设备单元相互配合，用于完成实施例一和实施例二的城市轨道交通供电系统能量交互的方法，具体操作过程与以上实施例中步骤相同，而且轨道交通供电系统能量交互系统带来的有益效果与实施例一和二相同，再此不再赘述。
本发明实施例提供的城市轨道交通供电系统能量交互系统可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质（诸如CD-ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘）中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件（诸如ASIC或FPGA）的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件（例如：RAM、ROM、闪存等），当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的城市轨道交通供电系统能量交互方法。
以上，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法，用于实现所述城市轨道交通中由城市电网供电的主变电所内部或者主变电所之间的能量交互，其特征在于，包括：
配置能量交互装置，使其与所述主变电所连接形成能量交互通道；
监测所述主变电所中压母线的系统功率值，其中所述每个主变电所包含至少两段中压母线；
根据所述主变电所每段中压母线的系统功率值来判断所述由城市电网供电的主变电所是否向所述城市电网返送能量；
如果是，则控制所述能量交互装置将通过主变电所向城市电网返送的能量经由所述能量交互装置转移至另一座主变电所或者同一主变电所的不同中压母线供电范围。
2.根据权利要求1所述一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法，其特征在于，所述能量交互装置包括：连接所述主变电所与牵引变电所之间城市轨道交通供电系统的中压环网、在所述牵引变电所内设置中压母线，且配备成套的双向变流器装置，所述双向变流器装置与所述牵引变电所的直流母线连接。
3.根据权利要求2所述一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法，其特征在于，在所述牵引变电所的每段中压母线上配备双向变流器装置，具体包括：所述牵引变电所内设置的四段中压母线，且在四段中压母线上或者其中两段中压母线上配备双向变流器装置。
4.根据权利要求1所述一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法，其特征在于，根据所述主变电所每段中压母线的系统功率值来判断所述城市轨道交通供电系统是否向所述城市电网返送能量，包括：
获取所述主变电所每段中压母线的系统功率值，当所述每段中压母线的系统功率值同时大于零时，则判断所述主变电所不是向所述城市电网返送能量；反之则判断为向所述城市电网返送能量。
5.根据权利要求1所述一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法，其特征在于，控制所述能量交互装置将返送的能量经由所述能量交互装置向所述主变电所进行转移，包括：所述能量交互装置将返送的能量转移至同一主变电所的不同段中压母线。
6.根据权利要求1所述一种城市轨道交通供电系统能量交互的方法，其特征在于，控制所述能量交互装置将返送的能量经由所述能量交互装置向所述主变电所进行转移，还包括：所述能量交互装置将返送的能量转移至所述城市轨道交通供电系统中的不同主变电所。
7.一种城市轨道交通供电系统能量交互系统，用于所述城市轨道交通中由城市电网供电的主变电所内部或者主变电所之间的能量交互，其特征在于，包括以下设备单元：
配置单元，用于配置能量交互装置，使其与所述主变电所连接形成能量交互通道；
监测单元，用于监测所述主变电所中压母线的系统功率值，其中所述城市轨道交通的每个主变电所包含至少两段中压母线；
判断单元，根据所述主变电所每段中压母线的系统功率值来判断所述主变电所是否向所述城市电网返送能量；
控制单元，用于控制所述能量交互装置将返送的能量经由所述能量交互装置向所述主变电所进行转移。
8.根据权利要求7所述城市轨道交通供电系统能量交互系统，其特征在于，所述控制单元，用于所述能量交互装置将返送的能量转移至同一主变电所的不同段中压母线；或者用于所述能量交互装置将返送的能量转移至不同主变电所。
9.一种用于城市轨道交通供电系统能量交互的装置，其特征在于，包括：连接主变电所和牵引变电所的中压环网，在牵引变电所内设置四段中压母线，每段中压母线配备一套双向变流器装置，所述双向变流器装置与所述牵引变电所的直流母线的正负极连接。
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