CZ18946U1 - Zapojení energetické posilovači stanice - Google Patents

Description

Zapojení energetické posilovači stanice

Oblast techniky

Technická řešení se týká zapojení energetické posilovači stanice, čímž se rozumí zařízení, které umožňuje větší energetická zatížení nedostatečné napájeného úseku například trolejbusové trakce, a to z části „přeléváním¹¹ energie s křižným například tramvajovým trakčním úsekem a z části využitím energie rekuperované při brzdění dopravních prostředku, která je dočasně deponována například v superkapacitorových bateriích.

Dosavadní stav techniky

Se zvyšujícími se nároky na efektivitu provozování prostředků městské hromadné dopravy se ío klade větší důraz na snižování nákladů na elektrickou energii, čehož je možno dosáhnout především zlepšením energetických parametrů napájecí sítě, a to buď snížením ztrát v napájecím vedení, nebo efektivnějším využitím rekuperované energie (kterou vytváří moderní elektrické dopravní prostředky při brzdění).

Standardně je možno snížení ztrát v napájecím vedení dosáhnout zvýšením průřezu nebo změnou materiálu napájecích kabelů. Toto řešení v praxi představuje přidání paralelního kabelu (většinou o průřezu 500 mm“) nebo změnu materiálu z Λ1 na Cu. Obě tyto řešení jsou však finančně náročná a v některých případech prakticky těžko realizovatelná (těžkosti spojené s pokládkou kabelu v hustě zastavěných částech města).

V oblasti rekuperační energie bylo měřeními prováděnými na elektrických tramvajích a trolejbu20 šech zjištěno, že až 40 % přiváděné energie je mařeno v brzdných odporech, V současné době jsou nasazována vozidla s pohonnými systémy schopnými rekuperovat energii pri generátoriekém chodu (brzdě) pohonu zpět do trolejového vedení, využití této energie je však umožněno pouze ve chvíli, kdy se akcelerující vozidlo nachází v elektricky blízké oblasti napájené stejnou měnírnou. V opačném případě je tato energie opět mařena v brzdných odporech příp. zaniká jako ztráty na kabelech. Jednou z možností řešení tohoto problému je nasazení zařízení, a to buď k trakci nebo na vozidlo, které by umožnilo akumulovat tuto rekuperovanou energii a dodat ji zpét do systému v momentu její potřeby. K. tomuto účelu je možno všeobecně využít tri principů zařízení: na bázi gyroskopú - nevýhodou je, že tento systém se vyznačuje vysokou mírou vlastní spotřeby zařízení a vysokými nároky na zajištění nezbytná údržby, nebo zařízení ukládající ener30 gii do akumulátorů - nevýhodou je že dynamický charakter rekuperované energie však není vhodný pro tento systém a nakonec zařízení s akumulaci energie v superkapaeitorech (EAS) toto řešení pri umístění na vozidle zvyšuje jeho rozměry a váhu, čímž snižuje jeho jízdní parametry.

Podstata technického řešení ;5 Výše uvedené nevýhody odstraňuje zařízení podle tohoto užitného vzoru tedy zapojení s energetickou posilovači stanicí. Podstatou tohoto technického řešení je změna konfigurace napájecí sítě tak, že dva križné a/nebo přilehlé trakční úseky jsou mezi sebou vzájemně propojeny přes přepěťové filtry a pres energetickou posilovači stanici sestávající v zásadě ze čtyř hlavních částí. Časti pro přelévání energie mezi úseky - tato část se skládá z bloků výkonových ménicu, které umož4o ňují přenést mezi oběma úseky proudy v rozsahu stovek ampér, a to pri zachovaní izolační hladiny 3,6 kV proti zemi a mezi napájenými úseky. Části pro akumulaci energie - tato Část se skládá z nabíjecího a vybíjecího ehopperu a baterie superkapacitorových článků. Tento blok má především za úkol zlepšit efektivitu využiti rekuperované energie. Části pro zajištění vlastni spotřeby energetické posilovači stanice - lato část sestává ze dvou Í)C měničů připojených rovněž přes přepěťové filtry přímo na trakční vedení a z měniče 24 V DC , 230 V AC napojeného na běžnou rozvodnou síť nízkého napětí a zajišťuje veškerá pomocná napětí potřebná pro její provoz přímo z trakčního napětí. Části obsahující řídicí systém s možností dálkové parametrizace a dozoru CZ 18946 Ul tento systém řídí provoz energetické posilovači stanice na základě zadaných parametrů. S dispečinkem výrobce a/nebo uživatele je propojen pomocí bezdrátové komunikace GPRS. Výhodou tohoto zapojení je, že vy krytí proudových špiček z méně energeticky namáhaného úseku spoří finanční prostředky (výše ztrát na kabelech roste s druhou mocninou proudu). Další výhodou je, že se výrazné zlepší podmínky pro provoz dopravních prostředků (možno nasadit energeticky náročnější vozidla, zvýšit hustotu dopravy atp.).

Zařízení íc vestavěno do uzavřené přízemní aíuzinkové skříně o rozměrech 1850x1000x2152 mm (dxhxv), která je umístěna na základovém panelu bez pevného spojení s terénem. Stanice je navržena pro umístění do venkovních prostor co nejblíže trati, je koncipována jako bezobslužná, ío napojena na centrální dispečink. Stanice nevyžaduje připojení na žádné další sítě mimo trakce.

Zařízení splňuje veškeré normativní a legislativní požadavky ohledně bezpečnosti provozu elektrické trakce.

Přehled obrázků na výkresech

Zapojení energetické posilovači stanice podle technického řešení je znázorněno na výkresech, na 15 nichž značí:

Obr. 1; Schéma vhodné konfigurace napájení pro přelévání energie mezi úseky.

Obr. 2: Blokové zapojení energetické posilovači stanice.

Obr. 3: Vnější pohled na energetickou posilovači stanici.

Obr. 4: Graf energetické bilance.

Příklad provedení technického řešení

Zapojení energetické posilovači stanice 10 pro napájecí technologie trakčních sítí zejména tramvajových a trolejbusových, pro napájení křížných a nebo přilehlých trakčních úseků, v příkladném provedení je energetická posilovači stanice 10 opatřena na svém prvním vstupu/výstupu prvním přepěťovým filtrem 13 a na svém druhém vstupu/výstupu druhým přepěťovým filtrem

13' a sestává z nejméně jedné ěásti ]_7 pro přelévání energie mezi úseky a případně z nejméně jedné části 1_8 pro akumulaci energie, dále z části 19 pro zajištění vlastní spotřeby a z části 9 s řídicím systémem. Část 17 pro přelévání energie mezi úseky v příkladném provedení se skládá nejméně z jednoho bloku výkonového měniče 16 pro přenos energie z prvního trakčního úseku U do druhého trakčního úseku 12. Blok výkonového měniče 16 sestává z vstupního filtru 1, ni střídače 2, VF transformátoru 3 a usměrňovače 4. Část 18 pro akumulaci energie se skládá z nejméně jednoho nabíjecího a vybíjecího ehopperu 5 a nejméně jedné baterie superkapacitorových článků 6. Část 19 pro zajištění vlastní spotřeby energetické posilovači stanice ]_0 sestává z nejméně jednoho DC měniče 2 připojeného přes první přepěťový filtr 13 nebo druhý přepěťový filtr 13' přímo na první trakční úsek FU nebo na druhý trakční úsek 12. Část obsahující řídicí ?5 systém 9 pro řízení provozu energetické posilovači stanice na základě zadaných parametrů, je propojena pro dozor a dálkovou parametrizaci s dispečinkem výrobce a/nebo uživatele.

Zapojení energetické posilovači stanice 10 pro napájecí technologie trakčních sítí zejména tramvajových a trolejbusových, pro napájení křižných a/nebo přilehlých trakčních úseku, funguje tak. že při zvýšeném vývinu elektrické energie při brzdění vozidel není tato mařena v odpomíeích ale

4o pokud ji nespotřebují ostatní vozidla pohybující se ve stejném například prvním trakčním úseku 11 přelévá se energie prostřednictvím energetická posilovači stanice K) z prvního trakčního úseku H a to tak. že prochází pres přepěťový filtr 13, vstupní filtr 1, střídač 2, VF transformátor 3 a usměrňovač 4 a druhý přepěťový filtr 13' do druhého trakčního úseku 12, do vozidel v tomto druhém trakčním úseku 12- Energie kterou vozidla ve druhém trakčním úseku F2 nespotřebují se v energetické posilovači stanici ukládá prostřednictvím nabíjecího a vybíjecího ehopperu 5 do baterie 6 superkapacitorových článků odkud se v případě nedostatku energie prostřednictvím nabíjecího/vybíjecího ehopperu 5 odebírá do trakčního useku s nedostatkem energie.

Claims (6)

1. Zapojení energetické posilovači stanice (10) pro napájecí technologie trakčních sítí zejména tramvajových a trolejbusových, pro napájení križných a/nebo přilehlých trakčních úseku, vyznačující se t í m , že energetická posilovači stanice (10) je opatřena na svém prvním vstupu/výstupu prvním přepěťovým filtrem (13) a na svém druhém vstupu/výstupu druhým přepěťovým Oltrem (13') a sestává z nejméně jedné první části (17) pro přelévání energie mezi úseky, a případně z nejméně jedné druhé části (18) pro akumulaci energie a dále sestává z třetí části (19) pro zajištění vlastní spotřeby a z čtvrté části (9) s řídicím systémem, přičemž každá první část (17) pro přelévání energie mezi úseky je na svém jednom konci připojena přes první přepěťový filtr (13) na první trakční úsek (11) a na svém druhém konci je připojena přes druhý přepěťový filtr (13') na druhý trakční úsek (12) a najeden a/nebo druhý konec první části (17) pro přelévání energie mezi úseky je připojena druhá Část (18) pro akumulaci energie a současně třetí část (19) pro zajištění vlastní spotřeby, přičemž čtvrtá část (9) s řídicím systémem je připojena ke třetí části (19) pro zajištění vlastní spotřeby.

2. Zapojení energetické posilovači stanice (10) podle nároku 1. vyznačující se tím. že první část (17) pro přelévání energie mezi úseky se skládá nejméně z jednoho bloku výkonového měniče (16) pro přenos energie z prvního trakčního úseku (11) do druhého trakčního úseku (12) a/nebo z nejméně jednoho bloku výkonového měniče (16) pro přenos energie z druhého trakčního úseku (12) do prvního trakčního úseku (11).

3. Zapojení energetické posilovači stanice (10) podle nároku 2, vyznačující se tím, že blok výkonového měniče (16) sestává z postupně za sebou propojených funkčních jednotek a to vstupního filtru (1). střídaée (2), VF transformátoru (3) a usměrňovače (4).

4. Zapojení energetické posilovači stanice (10) podle nároku 1, vyznačující se tím. Že druhá část (18) pro akumulaci energie se skládá z nejméně jednoho nabíjecího a vybíjecího choppcru (5) a nejméně jedné baterie (6) superkapacitorových článku,

5. Zapojení energetické posilovači stanice (10) podle nároku 1, vyznačující se tím, že třetí část (19) pro zajištění vlastní spotřeby energetické posilovači stanice (10) sestává z nejméně jednoho DC měniče (7) připojeného přes první přepěťový filtr (13) přímo na první li uKeiii \ i i / jjí ui vjjvi v' τ j um \ x j tm vir cxiíj κ uivvni i i y ti i|_jmvhiv t_.

nejméně jednoho měniče (8) 24 V DC . 230 V AC napojeného na běžnou rozvodnou síť nízkého napětí.

6. Zapojení energetické posilovači stanice (10) podle nároku 1. vyznačující se tím. že čtvrtá část (9) obsahující řídicí systém pro řízení provozu energetické posilovači stanice na základě zadaných parametru, je propojena pro dozor a dálkovou parametrizaci s dispečinkem výrobce a/nebo uživatele a to s výhodou pomocí bezdrátové komunikace GPRS.