一种牵引供电网限流型电能质量综合治理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型主要涉及到牵引供电网领域，特指一种牵引供电网限流型电能质量综合治理装置。
【背景技术】
[0002]电气化铁路对国民经济发展和社会进步具有重要意义。然而，电力机车负荷的非线性、不对称、冲击性等特点，引发了电力系统谐波、负序电流以及电压波动和闪变等电能质量问题，降低了电力系统的供电质量，影响电力系统的安全和经济运行。另一方面，随着电力系统规模不断增大，结构也日益复杂，导致电力系统短路容量增加，一旦发生短路将危及电气设备及人身安全，严重时还会破坏整个系统的正常运行，发展并应用有效的短路限流技术是解决短路容量增大问题的关键。
[0003]目前，有从业者提出了许多种牵引供电网电能质量治理装置，其拓扑结构和功能原理各有不同，但是仍旧存在以下不足:
[0004]1、牵引供电网电能质量治理装置功能比较单一，一般多为无功补偿与电流谐波治理等功能。
[0005]2、现有装置多采用并联连接形式接入牵引电网，无法实现电压跌落与突升的动态补偿。
[0006]3、现有装置无具备短路限流功能。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种可实现对短路故障电流进行限制、保障牵引供电网的电能质量与供电安全的牵引供电网限流型电能质量综合治理装置。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0009]一种牵引供电网限流型电能质量综合治理装置，包括统一电能质量控制器、第一输入断路器QFl、第二输入断路器QF2、旁路断路器QF3、输出断路器QF4和串联变压器Ta2 ；所述第一输入断路器QFl和第二输入断路器QF2的输入端分别接至牵引变电所的馈线与回流线；所述第一输入断路器QFl和第二输入断路器QF2的输出端分别接至统一电能质量控制器的Al和A2输入端，所述旁路断路器QF3接至牵引变电所的馈线和牵引电网接触线之间；所述统一电能质量控制器的输出端Ul和U2分别接至串联变压器Ta2的副边侧a和X，所述串联变压器Ta2的原边侧A和X分别接入第一输入断路器QFl的输出端和输出断路器QF4的输入端。
[0010]作为本实用新型的进一步改进:所述统一电能质量控制器包括输入隔离开关QS1、预充电单元、整流单元、逆变单元、输出接触器KM2、续流单元、滤波单元、电流互感器CTa和电压互感器PTa ;所述预充电单元包括充电电阻Rl和旁路接触器KMl ;所述整流单元包括单相降压式多绕组变压器Tal、连接电抗器LI?Ln、电流传感器BCl?BCn、功率单元UAl?UAn，采用PWM整流控制实现每个功率单元的直流电压的稳压控制；所述逆变单元包括功率单元UUI?UUn采用级联连接方式，用来实现高压连续可调电压输出，所述续流单元包括三组反并联晶闸管TSR阀组和续流电抗器L2a，用来实现变流器IGBT脉冲封锁限流后的负载电流续流功能；所述滤波单元包括滤波电抗器Lla和滤波电容器Ca，用于滤除统一电能质量控制器逆变输出电压中的高次谐波。
[0011]作为本实用新型的进一步改进:所述逆变单元中每个功率单元的直流侧与整流单元中对应的功率单元直流侧采用背靠背连接，共用直流电源；
[0012]作为本实用新型的进一步改进:，所述功率单元采用4个IGBT电力电子开关器件与4个反并联二极管所组成H桥结构。
[0013]作为本实用新型的进一步改进:所述统一电能质量控制器采用分布式控制方式，由上位机通过RS485通讯方式来控制整流侧和逆变侧控制系统。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0015]1、本实用新型的牵引供电网限流型电能质量综合治理装置，适用于牵引网供电的限流型电能质量综合治理装置，可实现牵引电网短路限流、谐波治理、无功补偿、动态电压恢复等电能质量综合治理功能，保障了牵引电网的供电质量与供电安全。
[0016]2、本实用新型的牵引供电网限流型电能质量综合治理装置，采用串并联混合型连接方式接入牵引电网与机车负载之间，既可以实现对供电网电压跌落补偿、电流谐波治理、无功补偿等功能，在牵引电网短路故障工况下可以实现对短路故障电流进行限制，保障了牵引供电网的电能质量与供电安全。
[0017]3、本实用新型的牵引供电网限流型电能质量综合治理装置，兼具UPQC与短路故障限流两大功能，全面覆盖了牵引电网短路故障工况与非短路故障工况下的装置使用范围，极大提高了装置的使用率与性价比。
[0018]4、本实用新型的牵引供电网限流型电能质量综合治理装置，变流器中逆变功率单元采用级联连接，使用载波移相和双极倍频技术极大提高了等效开关频率，输出电压谐波含量低；控制系统采用分布式方式，即可以实现整流单元的稳压控制，又可以实现逆变单元的电压补偿控制和TSR续流控制。
[0019]5、本实用新型的牵引供电网限流型电能质量综合治理装置，具有机械开关旁路工作模式，使得装置在未启动投入前或者需检修维护退出后，保障牵引电网供电的不间断。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型在具体应用实例中的结构原理示意图。
[0021]图2是本实用新型在具体应用实例中统一电能质量控制器的拓扑结构示意图。
[0022]图3是本实用新型在具体应用实例中功率单元的拓扑结构示意图。
[0023]图4是本实用新型在具体应用实例中统一电能质量控制器控制系统的原理示意图。
[0024]图5是本实用新型在具体应用实例中短路故障限流与电压补偿协调控制流程示意图。
[0025]图6是是本实用新型在具体应用实例中采用机械开关旁路的工作模式示意图。
[0026]图例说明:
[0027]1、统一电能质量控制器；2、电力机车。
【具体实施方式】
[0028]以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
[0029]本实用新型的牵引供电网限流型电能质量综合治理装置，采用串并联混合型连接方式接入牵引电网与电力机车2的负载之间，既可以实现对供电网电压跌落补偿、电流谐波治理、无功补偿等功能，在牵引电网短路故障工况下可以实现对短路故障电流进行限制，进而保障了牵引供电网的电能质量与供电安全。
[0030]如图1所示，本实用新型的牵引供电网限流型电能质量综合治理装置，包括统一电能质量控制器I (FCL-UPQC变流器)、第一输入断路器QF1、第二输入断路器QF2、旁路断路器QF3、输出断路器QF4和串联变压器Ta2，其中第一输入断路器QFl和第二输入断路器QF2的输入端分别接至牵引变电所的馈线与回流线，第一输入断路器QFl和第二输入断路器QF的输出端分别接至统一电能质量控制器I的Al和A2输入端，旁路断路器QF3接至牵引变电所的馈线和牵引电网接触线之间；统一电能质量控制器I的输出端Ul和U2分别接至串联变压器Ta2的副边侧a和X，串联变压器Ta2的原边侧A和X分别接入第一输入断路器QFl的输出端和输出断路器QF4的输入端。
[0031]统一电能质量控制器I采用FCL-UPQC变流器，UPQC为Unified Power QualityController，FCL为Fault Current Limiter、故障限流器。UPQC以两个变换器组成背靠背系统，分别以串联和并联的形式接入电网，其直流侧的