WO2022194292A1 - 实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统及其运行方法 - Google Patents

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林云志
魏应冬
李笑倩
赵印军
李占赫
李增勤
陆超
黄红志
李子明
李明睿
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中铁电气化局集团有限公司
清华大学
中铁电气工业有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B60M3/04—Arrangements for cutting in and out of individual track sections

Abstract

一种实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统及其运行方法，包括：至少一个柔性牵引变电所和电分段，每个柔性牵引变电所包括第一路电源进线和第二路电源进线，且均与对应断路器的一端相连，另一端与一组牵引变压器的一次侧相连，二次侧与多台SPC相连，每组牵引变压器对应的SPC之间相互并联；SPC将三相交流电转变为单相交流电，且通过断路器连接到柔性牵引变电所的母线上，母线和接触网的上行接触网和下行接触网之间分别设置有一条馈线，以及每条馈线分别设置有断路器。

Description

实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统及其运行方法
相关申请的交叉引用
本申请基于申请号为202110293124.3、申请日为2021年03月18日的中国专利申请提出，并要求该中国专利申请的优先权，该中国专利申请的全部内容在此引入本申请作为参考。
技术领域
本发明涉及轨道交通的电气工程技术领域，特别涉及一种实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的主接线与运行方式。
背景技术
相关技术中，(1)现有技术一的技术方案：基于单相变压器和单相-单相电力电子变流器的贯通式同相牵引供电方式，比如：
贯通式同相牵引供电系统、牵引变电所及其供电控制方法，其提供了包括多个电能变换装置的牵引变电所。电能变换装置包括单相变压器和电能变换器，每个单相变压器的高压绕组分别与预设的电网中两个不同的相线连接，每个单相变压器的低压绕组与相应的电能变换器的输入侧端口连接，每个电能变换器的输出侧端口分别与预设的接触网和预设的钢轨连接。
(2)现有技术二的技术方案：基于多电平三相-单相电力电子变流器的贯通式同相牵引供电方式，比如：
一种完全贯通交流牵引供电系统，包括若干个变电所；变电所包括若干个同相供电装置、左供电臂、供电中性段和右供电臂，且相邻变电所的供电臂之间连通；同相供电装置的输入端连接供电电网，输出端连接牵引电网母线，同相供电装置用于将供电电网内的三相交流电转换为特定电压的单相交流电输送至牵引电网母线，且同相供电装置的功率依据特定规则进行分配控制；左供电臂和供电中性段之间，以及供电中性段和右供电臂之间分别通过平行线断开，且左供电臂、供电中性段和右供电臂分别连接牵引电网母线。
(3)现有技术三的技术方案：基于多电平三相-单相电力电子变流器的贯通式同相牵引供电方式，比如：
一种基于多电平变换器并联的贯通式牵引供电系统，由多个贯通式牵引变电所并联建网组成，邻近变电所的牵引网直接相连，形成贯通式牵引供电网络；贯通式牵引变电所由与之相连的三相电网接入的输入降压变压器和与之输出端相连的呈并联状态的一个以上多电平三相-交-直交变换器，以及连接变换器和牵引网的输出升压变压器组成。
相关技术存在如下的缺点：
(1)现有技术一的技术方案：为了减少系统中牵引变电所引入的负序电流，必须保证 每个相序的电能变换器功率输出完全相同；在部分电能变换装置故障的情况下，牵引变电所将给电力系统注入大量的负序电流。由于接触网上没有设置电分段，当接触网上发生故障时，无法通过电分段降低停电倒闸的影响范围。
(2)现有技术二的技术方案：该方案中牵引变电所母线与接触网之间需要6条馈线和6台断路器，且需要设置中性段结构，主接线较为复杂，成本较高。
(3)现有技术三的技术方案：接触网上没有设置电分段，当接触网上发生故障时，无法在较小的供电范围内实现故障隔离，可能导致整个接触网停电，导致整个系统供电可靠性的下降。
目前的贯通同相牵引供电系统方案，多数侧重变流器拓扑、接触网接线等某些关键部件研究，对于整个供电系统的主接线及运行方式的研究尚不充分。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，经济性更好，且可靠性、灵活性较强，具有很好的适用性和实用性。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，包括：
至少一个柔性牵引变电所和电分段，其中，
每个所述柔性牵引变电所包括第一路电源进线和第二路电源进线，且均与对应断路器的一端相连，所述对应断路器的另一端与一组牵引变压器的一次侧相连，所述一组牵引变压器的二次侧与多台SPC相连，其中，所述每组牵引变压器对应的各台所述SPC之间相互并联，以将三相交流电转变为单相交流电，且通过断路器连接到柔性牵引变电所的母线上；
所述柔性牵引变电所母线和上行接触网和下行接触网之间分别设置有一条馈线，以及每条所述馈线分别设置有一台上网断路器；
所述上行接触网和所述下行接触网中配置所述电分段，且每个所述电分段与一台所述断路器并联，正常运行方式下所述断路器均闭合；
所述电分段的设置方式包括：在每两个相邻所述柔性牵引变电所之间设置一个分区所，将所述电分段设置在所述分区所内部；或不设置所述分区所，将所述电分断设置在所述柔性牵引变电所内部，在连接所述柔性牵引变电所母线和接触网的两条所述馈线的同一侧设置所述电分段，或者在两条所述馈线的双侧均设置所述电分段，或者在两条所述馈线之间设置所述电分段；
其中，任两个所述柔性牵引变电所之间的所述电分段的数量根据目标工程确定。
本发明实施例的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，柔性牵引变电所的输出电压和 功率灵活可控，能够适用于各种电压等级、频率的牵引供电系统中，同时实现接触网全线贯通，取消所有电分相，有效改善外部电源和接触网的电能质量。在考虑经济性的情况下，设计了一种可靠性、灵活性较强的主接线，为未来应用贯通同相供电技术的实际工程提供技术方案。
另外，根据本发明上述实施例的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，每个所述柔性牵引变电所内有多台所述SPC，每台所述SPC均有两个输入端口，且分别连接所述柔性牵引变电所内的两组牵引变压器的二次侧；每台所述SPC均有两个输出端口，一个所述输出端口接地，另一个所述输出端口相互并联，接入所述柔性牵引变电所母线；其中，所述牵引变压器的接地方式根据所述SPC确定。
进一步地，在本发明的一个实施例中，任一所述柔性牵引变电所中的两组所述牵引变压器为主备运行模式或者并列运行模式，所述主备运行模式下，所有所述SPC均接入一组所述牵引变压器；所述并列运行模式下，所述两组牵引变压器同时运行，所述SPC接入两组所述牵引变压器。
进一步地，在本发明的一个实施例中，每个所述柔性牵引变电所内有两台所述上网断路器，分别连接所述柔性牵引变电所母线与所述上行接触网和所述下行接触网，其中，所述上行接触网和所述下行接触网中配置所述电分段，且每个所述电分段与一台所述断路器并联，正常运行方式下所述断路器均闭合。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在一台上网断路器发生故障时，闭合所述上网断路器之间跨接的隔离开关，单条所述馈线同时给上、下行线路供电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在一路电源进线或者一台所述牵引变压器故障时，打开故障电源进线或者故障牵引变压器的进出线开关，所有非故障SPC经由非故障电源进线和非故障牵引变压器继续运行。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在任一所述SPC发生故障时，故障的SPC退出运行，并且打开所述故障的SPC进出线开关。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在两路电源进线故障或者两台所述牵引变压器故障或者所述柔性牵引变电所母线故障时，该所述柔性牵引变电所退出运行，由其他非故障柔性牵引变电所对接触网供电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，当与所述电分段并联的一台所述断路器发生故障时，闭合与所述电分段并联的隔离开关，给该所述电分段连接的两段线路供电。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，其 特征在于，基于如本发明第一方面实施例提出的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，将三相交流电转变为单相交流电，并连接到所述柔性牵引变电所的母线上。
本发明的有益效果包括：
本申请实施例的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，柔性牵引变电所的输出电压和功率灵活可控，能够适用于各种电压等级、频率的牵引供电系统中，同时实现接触网全线贯通，取消所有电分相；同时实现外部电源三相对称，有效改善外部电源和接触网的电能质量；提出贯通同相牵引供电系统具体的接线方式，为将要建设贯通同相牵引供电系统的电气化铁路工程提供了技术方案；具备系统级协调控制的能力，可以组织各个柔性牵引变电所通过贯通的接触网协同运行，在柔性牵引变电所故障时可以通过系统级控制协调各个柔性牵引变电所的功率输出，使正常运行的柔性牵引变电所支援牵引变压器发生故障的柔性牵引变电所，提高系统供电的可靠性；该系统还可以实现公共电网和接触网隔离，具有故障穿越能力；该系统故障时停电倒闸影响范围小，供电可靠性强；每个柔性牵引变电所的两组牵引变压器并列运行，充分利用了牵引变压器的容量，降低了牵引变压器的备用容量，提升了系统的经济性；当柔性牵引所的一组牵引变压器故障时，另一组牵引变压器能够正常运行，外部电源能够保持三相对称；当柔性牵引所的一台或多台SPC故障时，不影响柔性牵引变电所的正常运行；系统中的接触网设置有电分段，能够实现接触网故障分区和隔离，有效限制接触网故障影响范围。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为牵引供电系统示意图，其中，(a)为传统异相供电方式；(b)为贯通同相供电方式；
图2为根据本发明实施例提供的电分段位于柔性牵引变电所两条馈线两侧的系统结构示意图；
图3为根据本发明实施例提供的电分段位于柔性牵引变电所两条馈线单侧的系统结构示意图；
图4为根据本发明实施例提供的电分段位于柔性牵引变电所两条馈线之间的系统结构示意图；
图5为根据本发明实施例提供的电分段位于分区所的系统结构示意图；
图6为根据本发明实施例提供的贯通同相牵引供电系统主接线示意图；
图7为根据本发明实施例提供的正常情况下运行方式示意图，其中，(a)为两组牵引变压 器主备运行方式；(b)为两组牵引变压器并列运行方式；
图8为根据本发明实施例提供的单馈线带上下行线路运行方式示意图；
图9为根据本发明实施例提供的SPC故障情况下的系统运行方式示意图；
图10为根据本发明实施例提供的柔性牵引变电所母线故障情况下的系统运行方式示意图；
图11为根据本发明实施例提供的接触网线路故障情况下的系统运行方式示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明是基于发明人对以下问题的认识和发现做出的：
由于电分相结构存在于异相供电方式中，机车过分相难题和以负序为主的电能质量问题长期制约着我国电气化铁路牵引供电技术的发展。而贯通同相供电技术，具有完全取消电分相，显著提升电能质量，将单边供电改为双边供电，进一步消纳机车再生制动能量，提高电网故障穿越能力，提高系统故障适应性，引入智能化的系统级控制，为未来的轨道交通能源互联网建设提供支撑等优点，是未来的发展趋势。
目前与贯通同相供电方式相关的研究成果主要集中于电力电子拓扑与控制上，而贯通同相供电方式的实际应用必然涉及到贯通同相牵引供电系统的主接线与运行方式的设计与选择。因此，有必要研究贯通同相牵引供电系统的主接线与运行方式。在介绍本发明实施例提出的一种实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统之前，先简单介绍一下牵引供电系统，具体如下：
牵引供电系统如图1所示，牵引变压器和接触网是其最主要的两个部分。牵引变压器由110kV或220kV公共电网供电，它将输电网中的高压电转变为较低电压等级的交流电；或者将低压交流电供给电力电子装置，以进一步转化为低压直流电再供给接触网。接触网起输电线的作用。电力机车通过电弓或其他方式将电能引入机车中，以供机车上的电动机运行。
在图1的(a)中，需要特别说明的是电分相结构。电分相是一个起绝缘作用的开关，专门用来把不同电压相位的供电区段分隔开。由于25kV/50Hz单相交流电被确立为我国的标准电气化铁路供电制式。所有的电气化铁路负荷均为单相负荷。为了避免大量单相负荷引起的三相不平衡问题，采用“轮换相序”的办法。举例来说，一段供电区域用A相电，则下一段供电区域采用B相电，再下一段供电区域采用C相电，依次循环，就是一种“轮换相序”的方法。由于相邻的两个供电区域的电压相位相差120°或60°，为了避免牵引系统电磁环网，需要设置电分相结构来分隔不同的供电区域。虽然电分相起到了分隔各供电区段，治理 三相不平衡的作用，但是它是牵引供电系统故障的主要来源，更造成高铁运行速度下降、重载机车“趴窝”等问题。
虽然我国的电气化铁路技术已经比较先进，但是供电领域中一个关键的技术——贯通同相供电技术——尚待突破。在电气化铁路技术领域内，如何解决电分相难题是核心问题。而贯通同相供电技术就是解决上述难题的关键方法，如图1的(b)所示。
贯通同相牵引供电系统是柔性交流输电系统和牵引供电系统的结合。通过全控器件构成的电力电子变流器SPC，贯通同相牵引供电系统把110kV/220kV公共电网的三相电转化为27.5kV/50Hz单相交流电。由于电力电子变流器出口电压的幅值和相位可控，故可以把接触网中的电压相位控制到某一基准值附近，把电压幅值控制到额定值27.5kV附近，从而可以取消电分相结构，实现接触网系统的完全贯通，很大程度上解决了困扰中国牵引供电技术数十年的异相供电方式的缺陷和不足。
由此，本发明提出的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，包括：至少一个柔性牵引变电所和电分段。
其中，每个柔性牵引变电所包括第一路电源进线和第二路电源进线，且均与对应断路器的一端相连，对应断路器的另一端与一组牵引变压器的一次侧相连，一组牵引变压器的二次侧与多台SPC相连，其中，每组牵引变压器对应的各台SPC之间相互并联，以将三相交流电转变为单相交流电，且通过断路器连接到柔性牵引变电所的母线上；
柔性牵引变电所母线和上行接触网和下行接触网之间分别设置有一条馈线，以及每条馈线分别设置有一台上网断路器；
上行接触网和下行接触网中配置电分段，且每个电分段与一台断路器并联，正常运行方式下断路器均闭合；
电分段的设置方式包括：在每两个相邻柔性牵引变电所之间设置一个分区所，将电分段设置在分区所内部；或不设置分区所，将电分断设置在柔性牵引变电所内部，在连接柔性牵引变电所母线和接触网的两条馈线的同一侧设置电分段，或者在两条馈线的双侧均设置电分段，或者在两条馈线之间设置电分段。
每个所述柔性牵引变电所内有多台所述SPC，每台所述SPC均有两个输入端口，且分别连接所述柔性牵引变电所内的两组牵引变压器的二次侧；每台所述SPC均有两个输出端口，一个所述输出端口接地，另一个所述输出端口相互并联，接入所述柔性牵引变电所母线；其中，所述牵引变压器的接地方式根据所述SPC确定。
本发明实施例中，任一柔性牵引变电所中的两组牵引变压器为主备运行模式或者并列运行模式，主备运行模式下，所有SPC均接入一组牵引变压器；并列运行模式下，两组牵引变压器同时运行，SPC接入两组牵引变压器。
本发明实施例中，每个柔性牵引变电所内有两台上网断路器，分别连接柔性牵引变电所母线与上行接触网和下行接触网，其中，上行接触网和下行接触网中配置电分段，且每个电分段与一台断路器并联，正常运行方式下断路器均闭合。
本发明实施例中，在一台上网断路器发生故障时，闭合上网断路器之间跨接的隔离开关，单条馈线同时给上、下行线路供电。
下面将参照附图描述根据本发明实施例提出的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统。
图2至图5均为本发明实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的一个实施例的系统结构示意图，具体地：如图2至图5所示，该实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统包括：N个柔性牵引变电所和M对电分段，且满足N≥1，M≥1。每个柔性牵引变电所均通过两条电源进线与外部电源相连，通过两条馈线分别与接触网的上行线、下行线相连。在接触网的上行线、下行线上总计有2M个电分段，在上行线、下行线上分别设置M个。具体而言，电分段的设置有多种方式：可以在柔性牵引变电所之间专门设置分区所，将电分段设置在分区所内部；可以在柔性牵引变电所内部，连接柔性牵引变电所母线和接触网的两条馈线的同一侧设置电分段，或者在两条馈线的双侧都设置电分段，或者在两条馈线之间设置电分段。
图2是本发明实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的一个实施例的系统结构示意图，具体地：如图2所示，不专门设置分区所，电分段位于柔性牵引变电所两条馈线的两侧。若全系统均采用该电分段布置方案，则M＝2N。
图3是本发明实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的一个实施例的系统结构示意图，具体地：如图3所示，不专门设置分区所，电分段位于柔性牵引变电所两条馈线的单侧。若全系统均采用该电分段布置方案，则M＝N。
图4是本发明实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的一个实施例的系统结构示意图，具体地：如图4所示，不专门设置分区所，电分段位于柔性牵引变电所两条馈线之间。若全系统均采用该电分段布置方案，则M＝N。
图5是本发明实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的一个实施例的系统结构示意图，具体地：如图5所示，在柔性牵引变电所之间设置分区所，电分段位于分区所内部。若全系统均采用该电分段布置方案，则M＝N。
可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以在一个牵引供电系统中同时采用上述实施例的各种电分段布置方案；出于经济性的考虑，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以在上述实施例的基础上省去部分电分段，以减少电分段的数量。
进一步地，在本发明的一个实施例中，任两个柔性牵引变电所之间的电分段的数量根据 目标工程确定。
具体而言，两个柔性牵引变电所之间可以有不止一个电分段，而且多个柔性牵引变电所之间也可以只有一个电分段。电分段的数量可以根据实际工程情况，通过权衡系统主接线的可靠性和经济性要求来决定。
图6是本发明实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的一个实施例的方框示意图，具体地：如图6所示，以第i个(1≤i≤N)柔性牵引变电所T i和第j对(1≤j≤M)电分段S j为例，给出了主接线示意图。所述第i个柔性牵引变电所T i包括：两路三相电源进线TL 1、TL 2，其电压等级可以为220kV、110kV、35kV、10kV但不限于上述几种电压等级。第一组牵引变压器TT 1和第二组牵引变压器TT 2，每组牵引变压器有x台(x≥1)牵引变压器并联运行，k i台(k i≥1)SPC设备
Figure PCTCN2022081813-appb-000001
进线断路器B 1和B 2，馈线断路器BT 1和BT 2。需要说明的是，对于不同的柔性牵引变电所，k i的取值不一定相同，即不同的柔性牵引变电所可以设置不同数量的SPC。
所述三相电源进线TL 1和TL 2分别与进线断路器B 1和B 2的一端相连，B 1和B 2的另一端分别与两组牵引变压器TT 1和TT 2的一次侧端口相连。每台SPC设备包括2个三相输入端口、2个单相输出端口，牵引变压器TT 1的二次侧端口分别通过k i个断路器
Figure PCTCN2022081813-appb-000002
与
Figure PCTCN2022081813-appb-000003
的一个三相输入端口相连；牵引变压器TT 2的二次侧端口分别通过k i个断路器
Figure PCTCN2022081813-appb-000004
与
Figure PCTCN2022081813-appb-000005
的另一个三相输入端口相连；
Figure PCTCN2022081813-appb-000006
的一个单相输出端口均接入柔性牵引变电所T i的所内母线，另一个输出端口接地。牵引变压器的接地方式根据SPC实际情况和需求来确定。
图6所示，柔性牵引变电所T i和上、下行接触网分别通过一条馈线相连接，每条馈线分别设置断路器BT 1和BT 2。
进一步地，在本发明的一个实施例中，上行接触网和下行接触网中的电分段分别与断路器并联，正常运行方式下，所述断路器均闭合。
可以理解的是，如图6的电分段S j(1≤j≤M)所示，上、下行接触网中的电分段分别通过断路器BS 2、BS 1旁路。在正常运行方式下，断路器BS 2、BS 1均闭合。
需要说明的是，传统异相供电方式下，牵引供电系统中的牵引变压器的接线方式十分复杂特殊：如SCOTT接线、伍德桥接线、阻抗平衡接线等平衡接线形式，YNd11、Vv等其他接线形式。在贯通同相牵引供电系统中，由于SPC可以将三相交流电转换为单相交流电，且不带来电能质量问题。牵引供电系统中的牵引变压器可以不再采用复杂的牵引变压器接线形式，可以采用经济性更好，技术上更成熟的普通电压器。
本发明实施例中，在一路电源进线或者一台牵引变压器故障时，打开故障电源进线或者故障牵引变压器的进出线开关，所有非故障SPC经由非故障电源进线和非故障牵引变压器 继续运行。
本发明实施例中，在任一SPC发生故障时，故障的SPC退出运行，并且打开故障的SPC进出线开关。
本发明实施例中，在两路电源进线故障或者两台牵引变压器故障或者柔性牵引变电所母线故障时，该柔性牵引变电所退出运行，由其他非故障柔性牵引变电所对接触网供电。
本发明实施例中，当与电分段并联的一台断路器发生故障时，闭合与电分段并联的隔离开关，给该电分段连接的两段线路供电。
需要说明的是，正常运行情况下，电分段的断路器闭合，接触网全线路同相贯通，如图7所示。进一步地，在本发明的一个实施例中，任一柔性牵引变电所中的两组牵引变压器为主备运行模式或者并列运行模式，主备运行模式下，所有SPC均接入一组牵引变压器，如图7的(a)所示；并列运行模式下，两组牵引变压器同时运行，SPC接入两组牵引变压器，如图7的(b)所示。
具体而言，一个柔性牵引变电所中的两组牵引变压器可以主备运行，也可以并列运行。主备运行方式下：所有SPC均接入一组牵引变压器；该组牵引变压器故障或该组牵引变压器的电力系统进线故障的情况下，由另一组备用牵引变压器供电。并列运行方式下：两组牵引变压器同时运行，SPC接入两组牵引变压器；如果某组牵引变压器或该组牵引变压器的电力系统进线发生故障，可以通过系统级控制协调各个柔性牵引变电所的功率输出，使正常运行的柔性牵引变电所支援牵引变压器发生故障的柔性牵引变电所。牵引变压器可以并列运行的好处是：充分利用牵引变压器的容量，降低牵引变压器的备用容量，提升系统的经济性。
如图8所示，柔性牵引变电所中连接柔性牵引变电所母线和接触网的两条馈线之间可以设置一个隔离开关GT 12。当柔性牵引变电所上网断路器故障时，可以采用单馈线带上下行线路运行的方式，闭合隔离开关GT 12，如图8所示。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在任一SPC发生故障时，故障的SPC退出运行，并且打开故障的SPC进出线开关。如图9所示，以牵引变压器主备运行为例，柔性牵引变电所T i柔性牵引变电所的第y台SPC故障时，应令SPC y退出运行，打开SPC y的进出线开关BI y1、BI y2和BO y。
可以理解的是，如果一台SPC发生故障，则该SPC退出运行，打开该SPC进出线开关；该柔性牵引变电所内其它SPC正常运行。如果第i个柔性牵引变电所内有z台(1≤z＜k i)SPC退出运行，则该柔性牵引变电所不解列，只需令该z台SPC退出运行，打开该z台SPC进出线开关；该柔性牵引变电所内其它SPC正常运行。
进一步地，在本发明的一个实施例中，与电分段并联的断路器并联隔离开关，当与电分 段并联的断路器拒合时，投入并联的隔离开关。
可以理解的是，与电分段并联的断路器可以并联隔离开关。当与电分段并联的断路器拒合时，投入并联的隔离开关可以提高系统的可靠性。
柔性牵引变电所母线故障时，该柔性牵引变电所解列，柔性牵引变电所内所有的电源进线断路器B 1和B 2、馈线上网断路器BT 1和BT 2、SPC输入侧和输出侧的断路器BI y1、BI y2、BO y(y＝1,2,3…,k i)均打开，如图10所示。
接触网线路故障时，与该线路故障点相连的所有电分段的并联断路器BS、柔性牵引变电所馈线的上网断路器BT打开，从而将故障隔离，如图11所示。
由于SPC可以灵活调控输出电压的幅值、相位和频率和输出功率，因此本发明实施例提出的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，可以适用于不同电压等级、不同频率的牵引供电系统供电场景。
根据本发明实施例提出的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，已经过模拟证明，结果和预期相符，柔性牵引变电所采用经济性更好，技术上更成熟的普通三相变压器；在考虑经济性的情况下，设计了一种可靠性、灵活性较强的主接线，为未来应用贯通同相供电技术的实际工程提供技术方案。
根据本发明实施例提出的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的运行方法，能够基于本申请提出的的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，将三相交流电转变为单相交流电，并连接到柔性牵引变电所的母线上。
由此，基于高可靠性的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的运行方法，能够在经济性更好，灵活性更强，且具有更好适用性和实用性的基础上，实现供电。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

  1. 一种实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，其特征在于，包括：至少一个柔性牵引变电所和电分段，其中，
    每个所述柔性牵引变电所包括第一路电源进线和第二路电源进线，且均与对应断路器的一端相连，所述对应断路器的另一端与一组牵引变压器的一次侧相连，所述一组牵引变压器的二次侧与多台SPC相连，其中，所述每组牵引变压器对应的各台所述SPC之间相互并联，以将三相交流电转变为单相交流电，且通过断路器连接到柔性牵引变电所的母线上；
    所述柔性牵引变电所母线和上行接触网和下行接触网之间分别设置有一条馈线，以及每条所述馈线分别设置有一台上网断路器；
    所述上行接触网和所述下行接触网中配置所述电分段，且每个所述电分段与一台所述断路器并联，正常运行方式下所述断路器均闭合；
    所述电分段的设置方式包括：在每两个相邻所述柔性牵引变电所之间设置一个分区所，将所述电分段设置在所述分区所内部；或不设置所述分区所，将所述电分断设置在所述柔性牵引变电所内部，在连接所述柔性牵引变电所母线和接触网的两条所述馈线的同一侧设置所述电分段，或者在两条所述馈线的双侧均设置所述电分段，或者在两条所述馈线之间设置所述电分段；
    其中，任两个所述柔性牵引变电所之间的所述电分段的数量根据目标工程确定。
  2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述柔性牵引变电所内有多台所述SPC，每台所述SPC均有两个输入端口，且分别连接所述柔性牵引变电所内的两组牵引变压器的二次侧；每台所述SPC均有两个输出端口，一个所述输出端口接地，另一个所述输出端口相互并联，接入所述柔性牵引变电所母线；其中，所述牵引变压器的接地方式根据所述SPC确定。
  3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，任一所述柔性牵引变电所中的两组所述牵引变压器为主备运行模式或者并列运行模式，所述主备运行模式下，所有所述SPC均接入一组所述牵引变压器；所述并列运行模式下，所述两组牵引变压器同时运行，所述SPC接入两组所述牵引变压器。
  4. 根据权利要求1至3任意一项所述的系统，其特征在于，每个所述柔性牵引变电所内有两台所述上网断路器，分别连接所述柔性牵引变电所母线与所述上行接触网和所述下行接触网，其中，所述上行接触网和所述下行接触网中配置所述电分段，且每个所述电分段与一台所述断路器并联，正常运行方式下所述断路器均闭合。
  5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在一台上网断路器发生故障时，闭合所述上网断路器之间跨接的隔离开关，单条所述馈线同时给上、下行线路供电。
  6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在一路电源进线或者一台所述牵引变压器故障时，打开故障电源进线或者故障牵引变压器的进出线开关，所有非故障SPC经由非故障电源进线和非故障牵引变压器继续运行。
  7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在任一所述SPC发生故障时，故障的SPC退出运行，并且打开所述故障的SPC进出线开关。
  8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在两路电源进线故障或者两台所述牵引变压器故障或者所述柔性牵引变电所母线故障时，该所述柔性牵引变电所退出运行，由其他非故障柔性牵引变电所对接触网供电。
  9. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当与所述电分段并联的一台所述断路器发生故障时，闭合与所述电分段并联的隔离开关，给该所述电分段连接的两段线路供电。
  10. 一种实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统的运行方法，其特征在于，基于如权利要求1至9所述的实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统，将三相交流电转变为单相交流电，并连接到所述柔性牵引变电所的母线上。
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