CN210744757U - 一种弱区供电牵引储能变电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种弱区供电牵引储能变电站，其包括三相三绕组牵引变压器、电源输入单元、牵引供电单元、储能电站单元和电能管理系统，电源输入单元、牵引供电单元和储能电站单元通过三相三绕组牵引变压器相连接；储能电站单元包括交流侧母线、直流侧母线、升压变压器、储能模块、光伏发电模块；三相三绕组牵引变压器包括第一、二、三绕组，进线母线连接第一绕组；牵引母线连接第二绕组；交流侧母线连接第三绕组，牵引母线上设有母联开关。本弱区供电牵引储能变电站能够在电力系统提供的能源不足时作为补充电源，并于电网负荷低谷时吸收电能储存，在用电高峰时释放，补充薄弱供电的差值和补偿牵引供电系统和各级变压器消耗的无功功率。

Description

一种弱区供电牵引储能变电站

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，具体涉及一种弱区供电牵引储能变电站。

背景技术

为保证铁路牵引供电的可靠性，牵引变电站一般是由来自电力系统变电站不同供电母线的双电源系统供电，当其中一条母线发生故障不能正常提供电能时，备用的另外一条木母线可以立即投入，避免牵引供电系统停电造成火车停运。而在电力基础设施比较薄弱的地区，不具备双电源供电的基础条件。甚至在某些特殊情况，单电源的容量都不足以满足铁路牵引能源的需求，例如，运力不断增加的货运铁路，能源需求超过了早期的铁路牵引负荷规划，而当地电力设施的建设无法同步跟上，造成了该区域铁路牵引供电薄弱或不稳定。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服上述地区铁路牵引供电薄弱或供电不稳定的问题，提供一种具有电能储备、供电补充功能，且能够提高牵引供电电能质量的弱区供电牵引储能变电站。

为解决上述技术问题，本弱区供电牵引储能变电站包括三相三绕组牵引变压器、电源输入单元、牵引供电单元、储能电站单元和电能管理系统，所述电源输入单元、牵引供电单元和储能电站单元通过所述三相三绕组牵引变压器相连接，其中，所述电源输入单元包括进线母线、进线断路器；所述牵引供电单元包括牵引母线；所述储能电站单元包括交流侧母线、直流侧母线、升压变压器、储能模块、光伏发电模块；所述三相三绕组牵引变压器包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述进线母线经进线断路器连接第一绕组；所述牵引母线经出线断路器连接第二绕组；所述交流侧母线经储能电站端断路器连接第三绕组，牵引母线上设有母联开关。

进一步的，所述储能模块包括储能变流器PCS和电池组。

进一步的，所述光伏发电模块包括DC/DC变换器。

进一步的，所述第一绕组、第二绕组和第三绕组的联结方式分别为Y/V-V/Δ、Δ/V-V/Y、Y/d11/Δ、Δ/d11/Y中的一种；所述第一绕组的绕组容量为S1，第二绕组的绕组容量为S2，第三绕组的绕组容量为S3，光伏发电模块的容量为S4，其容量关系为S1+S3+S4>S2

所述的牵引储能电站有三个电压等级，所述电源输入单元电压等级U1为220kV或110kV或69kV等，所述牵引供电单元电压等级U2为27.5kV，所述储能电站单元电压等级U3为10kV或0.4kV。所述三相三绕组牵引变压器的三个绕组分别与上述的三个电压等级相连接；与第一绕组的绕组容量为S1，第二绕组的绕组容量为S2，第三绕组的绕组容量为S3，光伏发电的容量为S4，S1+S3+S4>S2。所述S3大于3MVA时，U2的电压等级为10kV，当S3小于3MVA时，U2电压等级为0.4kV；所述三相三绕组牵引变压器的三个绕组的联结方式分别为Y/V-V/Δ或者Y/d11/Δ，第一绕组和第三绕组的联结方式可以互换。

本实用新型一种弱区供电牵引储能变电站的有益效果为：

1、备用电能储备—利用储能模块在电力系统提供的能源不足时作为补充电源；

2、“削峰填谷”功能—利用储能模块在电网负荷低谷时，从电网吸收电能储存起来，在用电高峰时释放，从而减低用电成本；

3、提高供电电能质量—通过储能变流器实现功率双向流动，同时能够补补偿牵引供电系统和各级变压器消耗的无功功率，提高输出电能质量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型一种弱区供电牵引储能变电站作进一步说明：

图1是本弱区供电牵引储能变电站的电路示意图；

图中：

1-三相三绕组牵引变压器；11-第一绕组、12-第二绕组13-第三绕组；

2-电源输入单元；21-进线母线、22-进线断路器；

3-牵引供电单元；31-牵引母线、32-出线断路器、33-母联开关；

4-储能电站单元；41-交流侧母线、42-直流侧母线、43-升压变压器、44-储能模块、45-光伏发电模块、46-储能电站端断路器；441-储能变流器PCS、442-电池组、451-DC/DC变换器。

具体实施方式

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本弱区供电牵引储能变电站包括三相三绕组牵引变压器1、电源输入单元2、牵引供电单元3、储能电站单元4和电能管理系统5，所述电源输入单元2、牵引供电单元3和储能电站单元4通过所述三相三绕组牵引变压器1相连接，其中，所述电源输入单元2包括进线母线21、进线断路器22；所述牵引供电单元3包括牵引母线31；所述储能电站单元4包括交流侧母线41、直流侧母线42、升压变压器43、储能模块44、光伏发电模块45；所述三相三绕组牵引变压器1包括第一绕组11、第二绕组12和第三绕组13，所述进线母线21经进线断路器22连接第一绕组11；所述牵引母线31经出线断路器32连接第二绕组12；所述交流侧母线41经储能电站端断路器46连接第三绕组13，牵引母线31上设有母联开关33。

所述储能模块44包括储能变流器PCS441和电池组442。所述光伏发电模块45包括DC/DC变换器451。光伏发电模块直流母线通过DC/DC变换器与储能模块的直流母线相连接。

所述第一绕组11、第二绕组12和第三绕组13的联结方式分别为Y/V-V/Δ、Δ/V-V/Y、Y/d11/Δ、Δ/d11/Y中的一种；所述第一绕组11的绕组容量为S1，第二绕组12的绕组容量为S2，第三绕组13的绕组容量为S3，光伏发电模块45的容量为S4，其容量关系为S1+S3+S4>S2。

所述的牵引储能电站有三个电压等级，所述电源输入单元电压等级U1为220kV或110kV或69kV等，所述牵引供电单元电压等级U2为27.5kV，所述储能电站单元电压等级U3为10kV或0.4kV。所述三相三绕组牵引变压器的三个绕组分别与上述的三个电压等级相连接；与第一绕组的绕组容量为S1，第二绕组的绕组容量为S2，第三绕组的绕组容量为S3，光伏发电的容量为S4，S1+S3+S4>S2。所述S3大于3MVA时，U2的电压等级为10kV，当S3小于3MVA时，U2电压等级为0.4kV；所述三相三绕组牵引变压器的三个绕组的联结方式分别为Y/V-V/Δ或者Y/d11/Δ，第一绕组和第三绕组的联结方式可以互换。

所述电能管理系统采用施耐德电气的能量管理系统EMS，其采集储能电站交流侧的电压、电流信号，根据牵引供电单元侧的能量需求水平，决定储能模块的充电或者放电状态；电量管理系统根据储能电站单元的能量水平，决定光伏发电模块的功率以及是否向储能模块充电。电能管理系统采集牵引供电侧的电压、电流信号，根据能量潮流判断是否有火车经过和所需的能量水平；没有火车经过时，由电力系统经过第一绕组和第三绕组向储能模块充电；有火车经过时，储能模块经过第三和第二绕组向牵引供电系统放电。

所述电量管理系统安排储能模块优先储存光伏发电模块的电能，所述电量管理系统与储能变流器通信，储能变流器根据牵引供电单元的电能质量水平调整有功和无功的输出和电流波形，提高牵引供电单元侧功率因数，进而改善的电能质量。

本弱区供电牵引储能变电站通过设计电站储能单元，能够在电力系统提供的能源不足时作为补充电源，并于电网负荷低谷时，从电网吸收电能储存起来，在用电高峰时释放，从而减低用电成本，补充薄弱供电的差值和补偿牵引供电系统和各级变压器消耗的无功功率，从而了提高输出电能质量。

上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种弱区供电牵引储能变电站，其特征是：包括三相三绕组牵引变压器(1)、电源输入单元(2)、牵引供电单元(3)、储能电站单元(4)和电能管理系统(5)，所述电源输入单元(2)、牵引供电单元(3)和储能电站单元(4)通过所述三相三绕组牵引变压器(1)相连接，其中，

所述电源输入单元(2)包括进线母线(21)、进线断路器(22)；所述牵引供电单元(3)包括牵引母线(31)；所述储能电站单元(4)包括交流侧母线(41)、直流侧母线(42)、升压变压器(43)、储能模块(44)、光伏发电模块(45)；

所述三相三绕组牵引变压器(1)包括第一绕组(11)、第二绕组(12)和第三绕组(13)，所述进线母线(21)经进线断路器(22)连接第一绕组(11)；所述牵引母线(31)经出线断路器(32)连接第二绕组(12)；所述交流侧母线(41)经储能电站端断路器(46)连接第三绕组(13)，牵引母线(31)上设有母联开关(33)。

2.根据权利要求1所述的弱区供电牵引储能变电站，其特征是：所述储能模块(44)包括储能变流器PCS(441)和电池组(442)。

3.根据权利要求1所述的弱区供电牵引储能变电站，其特征是：所述光伏发电模块(45)包括DC/DC变换器(451)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的弱区供电牵引储能变电站，其特征是：所述第一绕组(11)、第二绕组(12)和第三绕组(13)的联结方式分别为Y/V-V/Δ、Δ/V-V/Y、Y/d11/Δ、Δ/d11/Y中的一种；所述第一绕组(11)的绕组容量为S1，第二绕组(12)的绕组容量为S2，第三绕组(13)的绕组容量为S3，光伏发电模块(45)的容量为S4，其容量关系为S1+S3+S4>S2。

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