DE19654621C1 - Verfahren zur gleichmäßigen Lastverteilung in Unterwerken für elektrisch betriebene Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichmäßigen Lastverteilung in Gleichrichter-Unterwerken für elektrisch betriebene Fahrzeuge, die über gesteuerte Umrichter und mittels Kuppelschalter durchgeschaltete Strecken verfügen.

Um einen zuverlässigen Fahrbetrieb zu gewährleisten, ist die Energiezuführung sicher und ausreichend zu bemessen. Um dies zu erreichen sind die Fahrleitungen in Streckenabschnitte unterteilt, die in der Regel zweiseitig eingespeist sind. Es gibt darüber hinaus auch Querverbinder, mit und ohne Schaltgerät, die die entgegen­ gesetzten Richtungen miteinander verbinden. Unabhängig davon, ob die Strecken­ abschnitte einzeln oder durchgeschaltet mit einem Energieanschluß versehen sind, haben alle Fahrzeuge die Freiheit, zu beliebigen Zeitpunkten Anfahrvorgänge einzu­ leiten. In den Zeiten hoher Zugfolge treten dann Überlappungen zweier oder mehrerer Anfahrvorgänge auf. Dadurch entstehen Lastspitzen. Das bedeutet einer­ seits, daß die Gleichrichter-Unterwerke auf die maximal mögliche Energieabnahme ausgelegt werden müssen und für entnommene Lastspitzen andererseits erhöhte Tarife seitens der Energieversorgungsunternehmen zur Anwendung kommen.

In der DD 253 220 A1 ist ein Verfahren zur Begrenzung von Netzbelastungen in Speisebereichen elektrischer Bahnen beschrieben. Dabei wird ständig die Netzbelastung zentral erfaßt und bei Annäherung an den einstellbaren Spitzenwert wird das Anfahren weiterer Fahrzeuge verhindert. Die Netzbelastung wird hierbei über die Wertänderung der Speisespannung ermittelt und eine Sperrfunktion für die Fahrzeuge wird bei Unterschreiten einer Toleranzgrenze oder bei Überschreiten eines negativen Anstiegs der Speisespannung ausgelöst. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß bei hoher Netzbelastung die Energieaufnahme für Fahrzeuge zentral gesperrt wird.

Um den Anteil der rückgewinnbaren Bremsenergie in Fahrleitungsnetzen zu erhöhen, wird in der DD 261 485 A3 vorgeschlagen, die Speisespannung des speisenden Unterwerkes für den Zeitraum abzusenken, in dem von einem bremsenden Fahrzeug Bremsenergie angeboten wird. Bei dieser Schaltungsanordnung wird keine Vermeidung von Lastspitzen erreicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, welches es gestattet, Lastspitzen in den Gleichrichter-Unterwerken zu vermeiden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Nach der Lehre des Anspruchs 1 wird bei Vorhandensein durchgeschalteter Strecken, die durch mehrere Gleichrichter-Unterwerke, welche über gesteuerte Umrichter verfügen, gespeist werden, zur Vermeidung von Lastspitzen in einem Gleichrichter-Unterwerk, verursacht durch gleichzeitiges Anfahren mehrerer Fahrzeuge, eine Absenkung der Versorgungsspannung veranlaßt. Bei Überschreiten eines voreingestellten Summenstromes am Ausgang des belasteten Gleichrichter-Unterwerkes werden durch die den Gleichrichter-Unterwerken zugeordneten Steuereinrichtungen entsprechende Steuerungen des Umrichters vorgenommen, die eine Reduzierung der Versorgungsspannung zur Folge haben, wodurch die Fahrzeuge ihren Energiebedarf auch aus den benachbarten Gleichrichter-Unterwerken bzw. von rückspeisenden Fahrzeugen auf benachbarten Streckenabschnitten decken. Dadurch wird das bisher hoch belastete Gleichrichter-Unterwerk entlastet, so daß eine Lastspitze nicht mehr auftritt bzw. wesentlich flacher ausfällt und die entlang der Strecke installierten Gleichrichter-Unterwerke insgesamt gleichmäßiger belastet werden.

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt:

Fig. 1 Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur gleichmäßigen Lastverteilung in Gleichrichter-Unterwerken für elektrisch betriebene Fahrzeuge.

Im Ausführungsbeispiel wird eine gleichstrombetriebene Bahnstrecke gewählt, die durch Gleichrichter-Unterwerke gespeist wird, wobei die Gleichrichter einen gesteuerten Thyristorblock aufweisen. Durch eine Steuerung des Phasenanschnittwinkels α kann die Versorgungsspannung des Gleichrichter- Unterwerkes verändert werden.

In der Fig. 1 wird eine mögliche Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur gleichmäßigen Lastverteilung in Gleichrichter-Unterwerken für elektrisch betriebene Fahrzeuge auf einer Strecke dargestellt.

Die Gleichrichter-Unterwerke UW1, UW2, UW3 bestehen im wesentlichen aus einem Stromrichter-Transformator und einem gesteuerten Gleichrichter als Stelleinheiten SE1, SE2, SE3, die jeweils auf eine Sammelschiene SS1, SS2, SS3 speisen. Der Summenstrom der Gleichrichter-Unterwerke UW1, UW2, UW3 wird jeweils an einem Wandler M1, M2, M3 ermittelt. Über Kuppelschalter S1.1, S1.2, S2.1, S2.2, S3.1, S3.2 werden die Sammelschienen SS1, SS2, SS3 mit den Streckenabschnitten SA01, SA12, SA23, SA34 verbunden und somit mit Gleichspannung versorgt. Durch die Kuppelschalter S1.1, S1.2, S2.1, S2.2, S3.1, S3.2 können die Streckenabschnitte durchgeschaltet werden und es ist eine Stromversorgung eines Streckenabschnittes durch ein entfernter liegendes Gleichrichter-Unterwerk UW1, UW2, UW3 möglich.

Auf der Strecke, die in mehrere Streckenabschnitte SA01, SA12, SA23, SA34 aufgeteilt ist, welche durch Kuppelschalter miteinander verbunden sind und durch mehrere Gleichrichter-Unterwerke UW1, UW2, UW3 eingespeist werden, befinden sich mehrere Fahrzeuge Fz1, Fz2 und Fz3.

Befinden sich die beiden Fahrzeuge Fz1 und Fz2 auf dem Streckenabschnitt SA12 in der Nähe des Gleichrichter-Unterwerkes UW2 und das Fahrzeug Fz3 befindet sich auf dem Streckenabschnitt SA23 ebenfalls in der Nähe des Gleichrichter-Unterwerkes UW2, so entsteht bei einem gleichzeitigen oder zeitlich überlappenden Anfahren der drei Fahrzeuge eine Lastspitze im Gleichrichter- Unterwerk UW2.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Beschneidung der Lastspitze im Gleichrichter-Unterwerk UW2 dadurch erreicht, daß bei Überschreiten eines voreingestellten Summenstromes des Gleichrichter-Unterwerkes UW2 am Wandler M2 durch die zugeordnete Steuereinrichtung STEU2 eine entsprechende Steuerung des Phasenanschnittwinkels α des Thyristorblockes der Stelleinheit SE2 im Gleichrichter-Unterwerke UW2 in Richtung einer Reduzierung der Versorgungsspannung realisiert wird. Dadurch wird erreicht, daß das Fahrzeug Fz1 seinen Energiebedarf zu einem höheren Anteil aus dem entfernter liegenden Gleichrichter-Unterwerk UW1 deckt, während das Fahrzeug Fz3 analog seinen Energiebedarf zu einem höheren Anteil aus dem entfernter liegenden Gleichrichter-Unterwerk UW3 deckt. Dadurch wird das bisher hoch belastete Gleichrichter-Unterwerk UW2 entsprechend entlastet, so daß eine Lastspitze nicht mehr auftritt bzw. wesentlich flacher ausfällt. Durch diesen Eingriff in die Steuerung des Gleichrichter-Unterwerkes UW2 wird außerdem eine gleichmäßigere Auslastung aller Gleichrichter-Unterwerke entlang einer Strecke erreicht. Die Voreinstellung des Summenstromes wird so vorgenommen, daß der voreingestellte Strom hinreichend weit unter dem technisch und wirtschaftlich maximal zulässigen Stromwert liegt.

Claims (1)

1. Verfahren zur gleichmäßigen Lastverteilung in Gleichrichter-Unterwerken für elektrisch betriebene Fahrzeuge, die über gesteuerte Umrichter und mittels Kuppelschalter durchgeschaltete Strecken verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines voreingestellten Summenstromes am Stromwandler (M2) des Gleichrichter-Unterwerkes (UW2) durch gleichzeitiges Anfahren mehrerer Fahrzeuge (Fz1, Fz2) auf dem eingespeisten Streckenabschnitt (SA12) durch eine Stelleinheit (SE2) die Versorgungsspannung so weit herabgesetzt wird, daß der resultierende Summenstrom am Stromwandler (M2) des Gleichrichter-Unterwerkes (UW2) unter den voreingestellten Wert sinkt und die Fahrzeuge ihren Energiebedarf aus angrenzenden Gleichrichter-Unterwerken (UW1, UW3) beziehen.