CN218183019U - 一种低碳节能型城轨综合供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种低碳节能型城轨综合供电系统，包括：低压交流母线、直流母线、连接在所述低压交流母线与所述直流母线之间的至少一个混合变电所；所述混合变电所包括：至少一个牵引变电所、至少一个双向变流装置、降压变电所、低压交流供电网以及新能源供电单元；所述牵引变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧通过所述双向变流装置接所述直流母线；所述降压变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧接所述低压交流供电网，所述新能源供电单元接所述低压交流供电网。本实用新型实施例能够避免新能源直接接入城轨直流牵引供电网络造成冲击影响的风险，保证直流牵引供电系统的可靠稳定运行。

Description

一种低碳节能型城轨综合供电系统

技术领域

本申请涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种低碳节能型城轨综合供电系统。

背景技术

城市轨道交通以其快速、安全、准时、载客容量大、污染小等特点而成为解决大中城市交通拥堵的首选方案。城市地铁的能耗主要有：牵引供电系统和车站环控及动力照明系统。牵引供电系统用电约占45～60％，车站环控及动力照明用电约占40～55％，根据各地区地铁运营特点略有区别。城市轨道交通电能消耗大，在车辆牵引供电系统和环控动照系统均有较大的节能空间。

光伏发电和风力发电以清洁无污染、资源广泛、安装环境要求低等优点成为新能源利用的典型代表。城市轨道交通沿线的大面积车辆段、停车场、室外高架车站、高架区间及地铁出入口等为光伏、风电等新能源建设安装提供了便利地理条件。所以，城轨供电区域内的动力照明等负荷在传统能源供电的基础上引入光伏发电和风力发电，可大大降低传统电能消耗，具备广阔的低碳节能应用价值。

目前城市轨道交通牵引供电系统普遍采用基于二极管的24脉波整流机组，具有成本低、过载能力强、技术比较成熟等，但由于二极管为不可控整流，也存在着诸如直流输出不可控、再生制动能量利用、钢轨电位过高等问题。出于节能减排目的，轨道线路中通常会设置能馈装置，用于将列车制动能馈反馈至交流电网，做到能量的二次利用。但现有以启动电压为判据的能馈装置，在吸收过剩列车制动能量的同时，也不可避免消耗掉小部分同行车吸收的能量，该部分能量从牵引变电所交流侧补充又会引起供电设备损耗增加，从而可能造成整个系统损耗增加。能馈装置运行中对牵引网电压的控制，会限制部分同行车制动能量吸收能力，以增大设备损耗为代价降低了牵引网损耗。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种低碳节能型城轨综合供电系统。

本实用新型实施例提供了一种低碳节能型城轨综合供电系统，包括：低压交流母线、直流母线、连接在所述低压交流母线与所述直流母线之间的至少一个混合变电所；所述混合变电所包括：至少一个牵引变电所、至少一个双向变流装置、降压变电所、低压交流供电网以及新能源供电单元；所述牵引变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧通过所述双向变流装置接所述直流母线；所述降压变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧接所述低压交流供电网，所述新能源供电单元接所述低压交流供电网。

可选的，所述新能源供电单元包括：车站负荷、光伏发电装置和风电装置，所述车站负荷、所述光伏发电装置和所述风电装置接所述低压交流供电网。

可选的，所述低压交流母线包括干线低压交流母线和与所述干线低压交流母线连接的支线低压交流母线，所述干线低压交流母线设置在混合变电所外侧的干线上，所述支线低压交流母线设置在所述混合变电所内部，所述牵引变电所和所述降压变电所连接所述支线低压交流母线。

可选的，所述混合变电所还包括第一开关，所述第一开关串接在位于所述牵引变电所与所述降压变电所之间的所述支线低压交流母线上。

可选的，所述低碳节能型城轨综合供电系统包括两个所述混合变电所和第二开关，所述第二开关串接在所述干线低压交流母线上。

可选的，在两个所述混合变电所中，位于所述牵引变电所一侧的所述支线低压交流母线与位于所述第二开关一侧的干线低压交流母线连接，位于所述降压变电所一侧的所述支线低压交流母线与位于所述第二开关另一侧的干线低压交流母线连接。

可选的，所述低碳节能型城轨综合供电系统还包括高压交流母线和至少一个主变电所，所述主变电所连接在所述低压交流母线与所述高压交流母线之间。

可选的，所述低碳节能型城轨综合供电系统包括两个所述主变电所，其中一个所述主变电所的低压侧接位于所述第二开关一侧的所述干线低压交流母线，另一个所述主变电所的低压侧接位于所述第二开关另一侧的所述干线低压交流母线。

可选的，两个所述主变电所的高压侧分别连接不同区段的所述高压交流母线。

可选的，所述低碳节能型城轨综合供电系统还包括牵引供电能量优化调度装置，所述牵引供电能量优化调度装置与所述双向变流装置连接。

本申请公开了一种低碳节能型城轨综合供电系统，包括：低压交流母线、直流母线、连接在所述低压交流母线与所述直流母线之间的至少一个混合变电所；所述混合变电所包括：至少一个牵引变电所、至少一个双向变流装置、降压变电所、低压交流供电网以及新能源供电单元；所述牵引变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧通过所述双向变流装置接所述直流母线；所述降压变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧接所述低压交流供电网，所述新能源供电单元接所述低压交流供电网，能够避免新能源直接接入城轨直流牵引供电网络造成冲击影响的风险，保证直流牵引供电系统的可靠稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例中低碳节能型城轨综合供电系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本实用新型实施例提供了一种低碳节能型城轨综合供电系统，如图1所示，低碳节能型城轨综合供电系统包括：低压交流母线1、直流母线2、连接在所述低压交流母线1与所述直流母线2之间的至少一个混合变电所3；所述混合变电所3包括：至少一个牵引变电所31、至少一个双向变流装置32、降压变电所33、低压交流供电网34以及新能源供电单元35；所述牵引变电所31一侧接所述低压交流母线1，另一侧通过所述双向变流装置32接所述直流母线2；所述降压变电所33一侧接所述低压交流母线1，另一侧接所述低压交流供电网34，所述新能源供电单元35接所述低压交流供电网34。其中，低压交流母线1优选为35kV的交流母线，直流母线2优选为1500V的直流母线，直流母线2连接列车负荷，以向列车负荷供电。牵引变电所31和降压变电所33分别采用不同的变压器形成。牵引供电机组采用作为可控换流设备的双向变流装置32。

所述新能源供电单元35包括：车站负荷、光伏发电装置和风电装置，所述车站负荷、所述光伏发电装置和所述风电装置接所述低压交流供电网34。

在本实用新型实施例中，所述低压交流母线1包括干线低压交流母线11和与所述干线低压交流母线11连接的支线低压交流母线12。所述干线低压交流母线11设置在混合变电所3外侧的干线上，所述支线低压交流母线12设置在所述混合变电所3内部，所述牵引变电所31和所述降压变电所33连接所述支线低压交流母线12。所述混合变电所3还包括第一开关36，所述第一开关36串接在位于所述牵引变电所31与所述降压变电所33之间的所述支线低压交流母线12上。混合变电所3可以包括2个或多个牵引变电所，该2个或多个牵引变电所连接同一支线低压交流母线12。

所述低碳节能型城轨综合供电系统包括两个所述混合变电所和第二开关4，所述第二开关4串接在所述干线低压交流母线11上。在两个所述混合变电所中，位于所述牵引变电所31一侧的所述支线低压交流母线12与位于所述第二开关4一侧的干线低压交流母线11连接，位于所述降压变电所33一侧的所述支线低压交流母线12与位于所述第二开关4另一侧的干线低压交流母线11连接。在本实用新型的其他实施例中，低碳节能型城轨综合供电系统也可以包括n个混合变电所，n为正整数，各混合变电所的连接方式与两个混合变电所的连接方式相同。低碳节能型城轨综合供电系统也可以包括多个第二开关，与第二开关连接的两个干线低压交流母线与对应连接的多个混合变电所构成不同组，各组内的连接方式相同或相似。

在本实用新型实施例中，所述低碳节能型城轨综合供电系统还包括高压交流母线5和至少一个主变电所6，所述主变电所6连接在所述低压交流母线1与所述高压交流母线5之间。高压交流母线5优选为110kV的交流母线。

所述低碳节能型城轨综合供电系统可以包括两个所述主变电所6，其中一个所述主变电所6的低压侧接位于所述第二开关4一侧的所述干线低压交流母线11，另一个所述主变电所6的低压侧接位于所述第二开关4另一侧的所述干线低压交流母线11。两个所述主变电所6的高压侧分别连接不同区段的所述高压交流母线5。

在本实用新型实施例中，所述低碳节能型城轨综合供电系统还包括牵引供电能量优化调度装置7，所述牵引供电能量优化调度装置7与所述双向变流装置32连接。牵引供电能量优化调度装置7以全线牵引变电所牵引供电设备损耗和交流侧及直流侧线路损耗之和最小作为优化目标，以交直流母线网压、钢轨电位水平、双向变流装置机组整流及逆变回馈状态容量限制及直流输出运行电压范围、供用瞬时功率平衡等为约束条件，建立上层牵引供电能量优化调度模型。循环采集各个牵引变电所的运行状态信息，包括各个牵引变电所的进线电压、进线电流、有功功率和无功功率，直流侧母线电压、进线电流、输出功率等电气量信息；循环采集线路上运行的所有列车的当前位置、速度、功率等状态信息，并结合列车运行图得到列车下一时刻的位置、速度、功率等预测状态信息。根据采集的牵引变电所的运行状态信息，列车的当前位置、速度、功率等状态信息，列车下一时刻的位置、速度、功率等预测状态信息，采用优化算法求解输出控制指令并下发给各混合变电所3内的双向变流装置32，各混合变电所3内双向变流装置32按控制指令始终运行在整个低碳节能型城轨综合供电系统损耗最低状态。整个低碳节能型城轨综合供电系统各个供电分区内的双向变流装置32按上层牵引供电能量优化调度控制指令运行，从而实现整个低碳节能型城轨综合供电系统的节能运行。

本实用新型实施例的低碳节能型城轨综合供电系统将光伏发电、风力发电等新能源形式就近接入降压变电所交流负荷侧，所发电能就近供给车站、区间、车辆段、停车场等的动力照明负荷等使用，实现新能源发电的“自发自用、余电上网”运行模式。光伏、风电采用并网运行，减少了储能单元配置。同时，也从根本上避免了光伏发电、风力发电接入城轨直流牵引供电网络造成冲击影响的风险，保证直流牵引供电系统的可靠稳定运行。本实用新型实施例还以各个牵引变电所内的双向变流装置作为能量调度指令执行载体，构建上层牵引供电能量优化调度系统，以全线牵引变电所牵引供电设备损耗和交直流侧线路损耗之和最小作为优化目标进行求解，从而实现低碳节能型城轨综合供电系统损耗最低。

在本实用新型实施例中，低碳节能型城轨综合供电系统包括低压交流母线、直流母线、连接在所述低压交流母线与所述直流母线之间的至少一个混合变电所；所述混合变电所包括：至少一个牵引变电所、至少一个双向变流装置、降压变电所、低压交流供电网以及新能源供电单元；所述牵引变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧通过所述双向变流装置接所述直流母线；所述降压变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧接所述低压交流供电网，所述新能源供电单元接所述低压交流供电网，能够避免新能源直接接入城轨直流牵引供电网络造成冲击影响的风险，保证直流牵引供电系统的可靠稳定运行。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，所述系统包括：低压交流母线、直流母线、连接在所述低压交流母线与所述直流母线之间的至少一个混合变电所；所述混合变电所包括：至少一个牵引变电所、至少一个双向变流装置、降压变电所、低压交流供电网以及新能源供电单元；所述牵引变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧通过所述双向变流装置接所述直流母线；所述降压变电所一侧接所述低压交流母线，另一侧接所述低压交流供电网，所述新能源供电单元接所述低压交流供电网。

2.根据权利要求1所述的低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，所述新能源供电单元包括：车站负荷、光伏发电装置和风电装置，所述车站负荷、所述光伏发电装置和所述风电装置接所述低压交流供电网。

3.根据权利要求1所述的低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，所述低压交流母线包括干线低压交流母线和与所述干线低压交流母线连接的支线低压交流母线，所述干线低压交流母线设置在混合变电所外侧的干线上，所述支线低压交流母线设置在所述混合变电所内部，所述牵引变电所和所述降压变电所连接所述支线低压交流母线。

4.根据权利要求3所述的低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，所述混合变电所还包括第一开关，所述第一开关串接在位于所述牵引变电所与所述降压变电所之间的所述支线低压交流母线上。

5.根据权利要求3所述的低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，所述低碳节能型城轨综合供电系统包括两个所述混合变电所和第二开关，所述第二开关串接在所述干线低压交流母线上。

6.根据权利要求5所述的低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，在两个所述混合变电所中，位于所述牵引变电所一侧的所述支线低压交流母线与位于所述第二开关一侧的干线低压交流母线连接，位于所述降压变电所一侧的所述支线低压交流母线与位于所述第二开关另一侧的干线低压交流母线连接。

7.根据权利要求6所述的低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，所述低碳节能型城轨综合供电系统还包括高压交流母线和至少一个主变电所，所述主变电所连接在所述低压交流母线与所述高压交流母线之间。

8.根据权利要求7所述的低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，所述低碳节能型城轨综合供电系统包括两个所述主变电所，其中一个所述主变电所的低压侧接位于所述第二开关一侧的所述干线低压交流母线，另一个所述主变电所的低压侧接位于所述第二开关另一侧的所述干线低压交流母线。

9.根据权利要求8所述的低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，两个所述主变电所的高压侧分别连接不同区段的所述高压交流母线。

10.根据权利要求1所述的低碳节能型城轨综合供电系统，其特征在于，所述低碳节能型城轨综合供电系统还包括牵引供电能量优化调度装置，所述牵引供电能量优化调度装置与所述双向变流装置连接。

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