一种储能牵引变电所供电构造的制作方法

文档序号:15197869发布日期:2018-08-19 01:30阅读:491来源:国知局

本发明涉及交流电气化铁路供电技术领域,特别涉及交流电气化铁路同相供电的储能。



背景技术:

储能作为智能电网、可再生能源高占比能源系统、“互联网+”智慧能源(以下简称能源互联网)的重要组成部分和关键支撑技术,加快储能技术与产业发展,对于构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系,推进我国能源行业供给侧改革、推动能源生产和利用方式变革具有重要战略意义。

储能系统具备电能储存和释放的双重功能,即具有对负荷削峰和填谷的双重作用。电气化铁路是大宗电力用户,可以利用储能系统进行电力资源二次优化配置,并利用峰谷差价取得降低电费的经济效益。同时,列车再生制动过程中对再生制动能量,作为特殊的谷,可以被储能系统实施回收,并在列车牵引时进行释放,有利于电能的高效利用。另外,电压不平衡度变化规律与牵引负荷功率波动规律相同,即牵引负荷功率峰值时段,电压不平衡度表现最大,故“削峰”还可以治理负序、降低不良影响。

现行的vv接线牵引供电系统采用的是左右供电臂异相供电,在牵引变电所出口设置电分相环节。这种供电方式在实现高速、重载电力牵引时存在三个突出问题:(1)过分相问题。过分相机电过程复杂,自动过分相装置结构复杂,动作频繁,寿命短,可靠性低,并且牵引变电所处自动过分相失败则造成异相短路。(2)电分相造成的列车速度和牵引力损失问题。过分相过程有一段中性段,即无电区,严重影响牵引供电系统整体性能,牵引力损失,速度降低,同时也失去了电气制动力。特殊情况下如大坡道上设置的电分相容易造成重载列车坡停。电分相已成为高速、重载铁路牵引供电装置中最薄弱的环节。(3)以负序为主的电能质量问题。目前电气化铁路牵引供电系统运行方式主要由牵引变压器接线方式决定,其中除纯单相接线外,其他都是两相(异相)供电,相对三相电力系统而言,牵引负荷具有不对称性。高速、重载列车牵引功率和运量的不断增大也使电能质量中的负序问题愈发突出。电气化铁路过分相问题和电能质量问题严重限制了高速、重载铁路的进一步发展。

另外,变压器在满足以下四个条件时,允许并联运行。(1)变比相等;(2)联结组序号相同;(3)短路电压相同;(4)容量差不超过3:1。单相牵引变压器满足上述条件可以实施并联,而现行的vv接线的两台单相牵引变压器均满足上述条件,容易实现同相供电改造,并实施并联运行。



技术实现要素:

本发明的目的就是提供一种储能牵引变电所供电构造,通过对vv接线牵引变电所的改造来实现,它能有效地解决取消变电所出口处的分相并实现同相储能供电的问题。

本发明解决其技术问题,所采用的技术方案为:包括单相牵引变压器一和单相牵引变压器二、牵引母线一和牵引母线二及储能装置,单相牵引变压器一原边绕组的一端经断路器一接于a相、另一端接于c相,单相牵引变压器二原边绕组的一端经断路器二接于a相、另一端接于c相;单相牵引变压器一的牵引侧绕组的一端经断路器三接于牵引母线一、另一端接于钢轨和地,单相牵引变压器二的牵引侧绕组的一端经断路器四接于牵引母线二、另一端接于钢轨和地;牵引母线一和牵引母线二之间通过断路器五相连;牵引母线二上设置储能装置和电压互感器;牵引母线一引出牵引馈线,牵引馈线上设有电流互感器;电压互感器和电流互感器的二次侧测量端均与储能装置的控制端相连;储能装置通过其控制端实时采集电压互感器和电流互感器测量端信号;储能装置与电压互感器和电流互感器构成同相储能系统。

另一种实施方式是:在单相牵引变压器一和单相牵引变压器二基础上,添加第三台单相牵引变压器,其原边绕组的一端经断路器接于a相、另一端接于c相,其牵引侧绕组的一端经断路器接于新的牵引母线、另一端接于钢轨和地,新的牵引母线经断路器与牵引母线二相连;各单相牵引变压器单独运行,或者两两并联运行。

各单相牵引变压器原边绕组亦可一端接于b相、另一端接于c相,或者一端接于a相、另一端接于b相。

设该储能牵引变电所供电构造运行方式的负序考核容量为s1、单相牵引变压器一和单相牵引变压器二连接成vv接线方式时的负序考核容量为s2,削峰填谷经济容量为s3,则储能装置5的容量s4为:

s4=max{s3,︱s1-s2︱}。

即,储能装置的容量s4取削峰填谷经济容量s3和负序考核容量s1与s2差值的绝对值两者中的最大值。其中,负序考核容量是指按国标规定的方法进行计量的容量,削峰填谷经济容量是指取得最佳经济效益(如回收年最短)所需的容量。

本发明的工作原理是:同相供电臂的长度等于原来两个异相供电臂长度之和,总的牵引负荷更加平稳,牵引变压器的容量利用率可以提高;同相供电臂上列车的再生制动电能将优先被同行的牵引列车利用,不用增加成本即可减少电网和牵引变压器的供电量;储能装置可以对总的牵引负荷削峰填谷,降低电网和牵引变压器的峰值供电量,进而降低负序,降低牵引变压器容量,降低容量或最大需量电费;将各牵引母线通过断路器连接为同一母线,进而取消牵引变电所出口处的电分相,实现同相供电,取得技术与经济双重效益。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1、可取消牵引变电所出口的电分相,实现同相供电;根据工作原理,同相供电臂上列车的再生制动电能将优先被同行的牵引列车利用,不用增加成本,具有最佳经济性;剩余再生制动电能可被同相储能装置利用;实现削峰填谷,优化电力资源配置,降低牵引变压器容量或最大需量电费。

2、易于实现既有vv接线变电所的同相供电改造。构成vv接线的第一台单相牵引变压器原边绕组的连接方式保持不变,即原边绕组的一端接于a相、另一端接于c相,而另一台单相牵引变压器原来接于bc相的原边绕组改接于ac相,即第二台单相牵引变压器原边绕组的一端由b相改接于a相,另一端仍接于c相;牵引侧的连接方式保持不变;原来的两个牵引母线通过断路器相连,合并为同一牵引母线,即可取消牵引变电所出口的电分相,安装储能装置即可完成储能同相供电改造;既有高速铁路vv接线变电所通常设置四台主变(单相牵引变压器),二台分别组成vv接线,且二台运行,二台备用;根据工作原理,储能同相供电改造后一般只需要一台主变运行,此时可保留一台备用,则可节省二台主变,若储能同相供电改造后需要二台主变并联运行一台备用,则可节省一台主变,同时腾出场地,用于安装同相储能装置。

3、可降低牵引负荷产生的负序。

4、可以取得技术、经济双重效益。

5、技术可靠,易于实施。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

实施例

图1示出,本发明的具体实施方式为:包括单相牵引变压器、牵引母线及储能装置,单相牵引变压器一1原边绕组6的一端经断路器一8接于a相、另一端接于c相,单相牵引变压器二2原边绕组7的一端经断路器二9接于a相、另一端接于c相;单相牵引变压器一1的牵引侧绕组10的一端经断路器三13接于牵引母线一3、另一端接于钢轨和地12,单相牵引变压器二2的牵引侧绕组11的一端经断路器四14接于牵引母线二4、另一端接于钢轨和地12;牵引母线一3和牵引母线二4之间通过断路器五15相连;牵引母线二4上设有储能装置5和电压互感器16;牵引母线一3引出牵引馈线17,牵引馈线17上设有电流互感器18;电压互感器16和电流互感器18的二次侧测量端与储能装置5的控制端相连;储能装置5与电压互感器16和电流互感器18构成同相储能系统。

储能装置5通过其控制端实时采集电压互感器16和电流互感器18测量端信号,完成牵引负荷削峰填谷。

在单相牵引变压器一1和单相牵引变压器二2基础上,可以添加第三台单相牵引变压器,其原边绕组的一端经断路器接于a相、另一端接于c相,其牵引侧绕组的一端经断路器接于新的牵引母线、另一端接于钢轨和地12,新的牵引母线经断路器与牵引母线二4相连;各单相牵引变压器可以单独运行,亦可两两并联运行。

根据本发明的工作原理,由于同相供电臂的延长,牵引变压器容量利用率提高,以及同行列车再生制动电能优先利用,同相储能装置的削峰填谷,均可降低牵引变压器容量需求,因此,铁路投运初期可以考虑牵引变压器单独运行,待日后运量增加时再考虑亦可考虑并联运行。

显然,在牵引母线一3上设置储能装置5和电压互感器16,牵引母线二4引出牵引馈线17,在牵引馈线17上设置电流互感器18,亦可达到相同的效果。

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