电气化铁路分区所双流制供电构造、控制方法及控制系统与流程

本发明属于电气化铁路牵引供电，具体涉及一种电气化铁路分区所双流制供电构造、控制方法及控制系统。

背景技术：

1、目前在我国轨道交通中交流牵引供电系统采用27.5kv或55kv工频单相交流供电，直流牵引供电系统普遍采用1500v或750v直流供电。由于供电制式的不同，两种牵引供电系统一般采用各自独立的单制式供电。

2、随着轨道交通的发展和建设，交通网络错综复杂，难免有些地方会存在交流牵引供电系统和直流牵引供电系统并存的情况，传统的单一供电制式已无法满足双流制供电的需要，双流制牵引供电系统可用于在交流电力牵引车辆与直流城轨车辆牵引过渡的地段；再者我国机车车辆制造企业同时生产的不同电压等级和电流制的机车也需要不同的牵引供电系统给予供电进行调试试验，建设双流制牵引供电系统，使其既可以对交流电力牵引车辆进行供电，也可以对直流城轨车辆进行供电，使尽可能的运行高效、经济，使尽可能减少重复建设，避免巨大的资源浪费，因此有必要对双流制牵引供电方案进行研究。

3、在交流电气化铁路中，分区所处存在电分相，直流供电系统通过变流器与交流供电系统相连接，牵引网电压过高将导致列车再生制动失效、过低则将导致列车牵引功率不足等问题。

技术实现思路

1、为了克服上述技术缺陷，本发明第一个方面提供了一种电气化铁路分区所双流制供电构造，包括：第一牵引变电所dcsa、第二牵引变电所dcsb、第一交流母线ab1、第二交流母线ab2、直流母线db、分区所、测控系统mcs；

2、电网变电站的输出端分别连接第一牵引变电所dcsa的输入端、第二牵引变电所dcsb的输入端；

3、所述第一牵引变电所dcsa的输出端通过所述第一交流母线ab1连接所述分区所；

4、所述第二牵引变电所dcsb的输出端通过所述第二交流母线ab2连接所述分区所；

5、所述分区所与所述测控系统mcs连接；

6、所述测控系统mcs与所述直流母线db连接。

7、作为本发明的进一步改进，所述分区所包括：spc单相功率变换器spc，所述spc单相功率变换器spc包括：第一匹配变压器mt1、第二匹配变压器mt2、第一交直交变流器1、第二交直交变流器2；

8、所述第一匹配变压器mt1的原边与所述第一交流母线ab1、钢轨r相连接，所述第二匹配变压器mt2的原边与所述第二交流母线ab2、所述钢轨r相连相连接；

9、第一交直交变流器1的直流侧、第二交直交变流器2的直流侧均并接于直流母线db上。

10、作为本发明的进一步改进所述测控系统mcs包括：第一电压互感器pt1、第二电压互感器pt2、电压变送器vd、第一电流互感器ct1、第二电流互感器ct2、分流器rw和控制器cd；

11、所述第一电流互感器ct1串接在所述第一交流母线ab1上，所述第二电流互感器ct2串接在所述第二交流母线ab2上；

12、所述第一交流母线ab1与所述钢轨r之间并接所述第一电压互感器pt1，所述第二交流母线ab2与所述钢轨r之间并接所述第二电压互感器pt2，所述钢轨r接地；

13、所述直流母线db的一端串接所述分流器rw，另一端并接电压变送器vd后接入钢轨r；

14、所述控制器cd的信号输入端分别与所述第一电压互感器pt1、所述第二电压互感器pt2、所述电压变送器vd、所述第一电流互感器ct1、所述第二电流互感器ct2、所述分流器rw的测量信号输出端连接，所述控制器cd的信号输出端与所述spc单相功率变换器的控制端相连接。

15、本发明的第二个方面，提供了一种控制方法，应用于上述的电气化铁路分区所双流制供电构造，包括步骤：

16、获取第一交流母线供电臂末端网压u1、第二交流母线供电臂末端网压u2；

17、计算出第一交流母线供电臂上的交流负荷功率pa、第二交流母线供电臂上的交流负荷功率pb、直流负荷功率pl；

18、设置供电臂末端网压差参考值uε，规定列车处于牵引工况时负荷功率为正、列车处于再生制动工况时为负；

19、若pl＝0，当|u1-u2|≤uε时不需要控制spc单相功率变换器spc的转移有功功率，牵引功率由第一牵引变电所、第二牵引变电所各自流向列车，当|u1-u2|>uε时需控制spc单相功率变换器从第一交流母线传输功率(pb-pa)/2到第二交流母线；

20、若pl>0，当pa≥0,pb≥0，控制spc单相功率变换器从第一交流母线经第一交直交变流器传输功率(pb+pl-pa)/2,从第二交流母线经第二交直交变流器传输功率(pa+pl-pb)/2；当pa≤0，pb≤0,控制spc单相功率变换器从第一交流母线经第一交直交变流器传输牵引功率(|pl|+|pa|-|pb|/2，从第二交流母线经第二交直交变流器传输功率(|pl|+|pb|-|pa|/2；当pa<0,pb>0,控制spc单相功率变换器从第一交流母线经第一交直交变流器传输功率(|pl|+|pb|-|pa|/2，从第二交流母线经第二交直交变流器传输功率(|pl|+|pa|-|pb|/2；当pa>0,pb<0,控制spc单相功率变换器从第一交流母线ab1经第一交直交变流器1传输功率(|pl|-|pb|-|pa|/2，从第二交流母线经第二交直交变流器传输功率(|pl|+|pa|+|pb|/2；

21、若pl<0，当pa≤0,pb≤0，控制spc单相功率变换器经第一交直交变流器向第一交流母线传输功率(|pb|+|pl|-|pa|/2,经第二交直交变流器向第二交流母线传输功率(|pa|+|pl|-|pb|/2；当pa>0,pb≤0，控制spc单相功率变换器经第一交直交变流器向第一交流母线传输功率(|pb|+|pl|+|pa|/2，经第二交直交变流器向第二交流母线传输功率(|pl|-|pb|-|pa|/2；当pa≤0,pb>0，控制spc单相功率变换器spc经第一交直交变流器向第一交流母线ab1传输功率(|pl|-|pb|-|pa|/2，经第二交直交变流器2向第二交流母线传输功率(|pb|+|pl|+|pa|/2；当pa>0,pb>0,控制spc单相功率变换器经第一交直交变流器向第一交流母线传输功率(|pl|+|pa|-|pb|/2，经第二交直交变流器向第二交流母线传输功率(|pl|+|pa|-|pb|/2；

22、若pa＝0，pb＝0，pl≠0，控制spc单相功率变换器经第一交直交变流器1和第二交直交变流器各从第一交流母线、第二交流母线传输功率pl/2。

23、本发明的第三个方面，提供了一种控制系统，所述控制系统包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求5所述的控制方法。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：可以实现对牵引供电系统供电臂末端网压平衡的优化，通过控制在第一交流母线、第二交流母线、直流系统之间的功率传输，可以对功率进行再分配，使得分配后第一牵引变电所和第二牵引变电所出力相同，降低了第一交流母线供电臂末端电压和第二交流母线供电臂末端电压的差值，有效地优化了电气化铁路供电臂末端网压平衡的问题。