铁路接触网取电系统的制作方法

本实用新型涉及铁路电气，具体地涉及铁路接触网取电系统。

背景技术：

从电气化铁路接触网上接引27.5KV电源至单相变压器等设备获得0.4kV(或0.23kV)的低压交流电源，以提供给铁路沿线用电客户，可以省去10kV配电网络建设，减少设备投资。但是接触网电源受到电力机车运行的影响，谐波含量大，电压波动大，所以直接通过变压器二次输出的电源并不适合给用电设备使用，尤其不适合给信号、通信及变电所系统设备供电。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种铁路接触网取电系统，该铁路接触网取电系统完全满足铁路低压用电系统的用电技术要求，有效改善了用户的电源质量，为行车安全带来保证。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种铁路接触网取电系统，该系统包括：电源治理装置、整流逆变装置、蓄电池组以及直流充放电装置，其中，所述电源治理装置与所述接触网连接，用于对所述接触网的电源电压进行过滤和消谐，并输出适合所述整流逆变装置使用的电压；所述整流逆变装置与所述电源治理装置连接，用于将所述电源治理装置输出的电压处理为所述铁路需要的电压；以及直流充放电装置，该直流充放电装置的一端连接所述整流逆变装置，另一端连接所述蓄电池组，用于在所述接触网正常供电时控制所述蓄电池组充电，在所述接触网失电时控制所述蓄电池组提供备用电源。

优选地，所述电源治理装置包括：隔离变压器和输入滤波器，其中，所述隔离变压器与所述接触网连接，用于使回路隔离并对所述接触网的电源电压进行过滤；所述输入滤波器与所述隔离变压器连接，用于滤除所述隔离变压器输出的电压的高次谐波分量。

优选地，所述整流逆变装置包括：整流器，与所述输入滤波器连接，用于将所述输入滤波器输出的交流电压转化为直流电压；电容滤波器，与所述整流器连接，用于将所述整流器输出的脉动的直流电压转化为平稳的直流电压；逆变器，与所述电容滤波器连接，用于将电容滤波器输出的直流电压转化为交流电压。

优选地，所述整流逆变装置包括：无源滤波器，与所述逆变器连接，用于滤除所述逆变器输出的交流电压的谐波。

优选地，该系统还包括：隔离开关，连接在所述接触网和所述电源治理装置之间，用于分合电路。

优选地，该系统还包括：单相变压器，连接在所述隔离开关和所述电源治理装置之间，用于减小所述接触网的电源电压。

优选地，该系统还包括：检测装置，用于对所述铁路接触网取电系统的输入电流、输入电压、输出电流和输出电压进行检测；显示装置，与所述检测装置连接，用于显示所检测的输入电流、输入电压、输出电流和输出电压。

优选地，所述直流充放电装置与所述逆变器连接，以在控制所述蓄电池组进行放电时，通过所述逆变器将所述蓄电池组提供的直流电压转化为交流电压。

通过上述技术方案，采用本实用新型提供的铁路接触网取电系统，使用电源治理装置和整流逆变装置将接触网的电源电压处理为铁路需要的电压，完全满足铁路低压用电系统的用电技术要求，有效改善了用户的电源质量；利用直流充放电装置为蓄电池进行充放电，在接触网失电时提供备用电源，为行车安全带来保证。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的电源治理装置的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的整流逆变装置的结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图；

图5是本实用新型另一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图；

图6是本实用新型另一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图；

图7是本实用新型另一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图。

附图标记说明

1 电源治理装置 2 整流逆变装置

3 蓄电池组 4 直流充放电装置

11 隔离变压器 12 输入滤波器

21 整流器 22 电容滤波器

23 逆变器 24 无源滤波器

5 隔离开关 6 单相变压器

71 检测装置 72 显示装置

73 控制装置 74 通信装置

81 高压熔断器 82 低压避雷器

83 氧化锌避雷器 84 低压断路器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

图1是本实用新型一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括：电源治理装置1、整流逆变装置2、蓄电池组3以及直流充放电装置4，其中，所述电源治理装置1与所述接触网连接，用于对所述接触网的电源电压进行过滤和消谐，并输出适合所述整流逆变装置2使用的电压；所述整流逆变装置2与所述电源治理装置1连接，用于将所述电源治理装置1输出的电压处理为所述铁路需要的电压；以及直流充放电装置4，该直流充放电装置4的一端连接所述整流逆变装置2，另一端连接所述蓄电池组3，用于在所述接触网正常供电时控制所述蓄电池组3充电，在所述接触网失电时控制所述蓄电池组3提供备用电源。

接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。接触网的电压等级为25KV到30KV之间(对地而言)单相工频交流电，对电力机车电压均为：25KV。考虑电压损耗，牵引变电所输出额定电压为：27.5KV或55KV，其中55KV为AT供电方式，主要用于高速电气化铁路中。

铁路沿线的用电设备需要使用低压交流电(例如0.23kV)，这就需要对接触网提供的电压进行转化，但是受到电力机车运行的影响，接触网提供的电源电压谐波含量大，因此即使进行了转化的电压也并不适合直接给用电设备使用。于是本实用新型首先使用电源治理装置1对接触网提供的电源电压进行过滤和消谐，滤除由于电力机车的影响产生的3、5、6、9和11等高次谐波分量，补偿畸变波形，并提供初步处理后的电压给整流逆变装置2进行再处理。整流逆变装置2可以三相整流单相整流，将与电源治理装置1配合完全滤除9K-30MHz的传到骚扰电压，输出铁路需要的三相或单相电压，保证铁路用户负载稳定正常工作，电源治理装置1和整流逆变装置2将在下文详述。

在本实施例中，该系统还包括直流充放电装置4和蓄电池组3，该直流充放电装置4用于在所述接触网正常供电时控制蓄电池组3充电，在接触网失电时控制蓄电池组3提供备用电源。蓄电池组3在停电时提供的电源完全来自接触网正常时储存的电量，满足了用电设备在停电时的用电需要，使供电可靠性更高。

图2是本实用新型一实施例提供的电源治理装置的结构示意图。如图2所示，所述电源治理装置1包括：隔离变压器11和输入滤波器12，其中，所述隔离变压器11与所述接触网连接，用于使回路隔离并对所述接触网的电源电压进行过滤；所述输入滤波器12与所述隔离变压器11连接，用于滤除所述隔离变压器11输出的电压的高次谐波分量。

隔离变压器11属于安全电源，起保护、防雷和滤波作用。隔离变压器11的原理和普通变压器的原理是一样的。都是利用电磁感应原理。隔离变压器11一般是指1：1的变压器。由于次级不和大地相连。次级任一根线与大地之间没有电位差，使用安全。隔离变压器11的输出端跟输入端是完全“断路”隔离的，这样就有效的对变压器的输入端(接触网供给的电源电压)起到了一个良好的过滤作用。

谐波的定义普遍为电气量频率为基波整数倍的正弦波分量。对于50Hz电源来说，基波为50Hz，3次谐波为150Hz，5次谐波为250Hz，以此类推。2次以上的谐波被称为高次谐波，高次谐波将干扰输入供电系统。

输入滤波器12可以过滤高次谐波，防止高次谐波对系统的干扰，起到消谐的作用。

图3是本实用新型一实施例提供的整流逆变装置的结构示意图。如图3所示，所述整流逆变装置2包括：

整流器21，与所述输入滤波器12连接，用于将所述输入滤波器12输出的交流电压转化为直流电压；另外，整流器21还可以给蓄电池组3提供充电电压。因此，整流器21还同时起到一个充电器的作用。

电容滤波器22，与所述整流器21连接，用于将所述整流器21输出的脉动的直流电压转化为平稳的直流电压；在需要将交流电转换为直流电时，设置电容滤波器22会使电子电路的工作性能更加稳定，同时也降低了交变脉动波纹对电子电路的干扰。

逆变器23，与所述电容滤波器22连接，用于将电容滤波器22输出的直流电压转化为交流电压；它包括以IGBT作为核心的换流原件，可以将低压直流电转变为220伏交流电。

无源滤波器24，与所述逆变器23连接，用于滤除所述逆变器23输出的交流电压的谐波。

图4是本实用新型另一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图。如图4所示，该系统还包括：

隔离开关5，连接在所述接触网和所述电源治理装置1之间，用于分合电路。

单相变压器6，连接在所述隔离开关5和所述电源治理装置1之间，用于减小所述接触网的电源电压。例如将27.5KV的接触网电源电压减小为0.23KV。单相变压器6可以箱式安装，也可以户外杆架式安装。电源治理装置1、整流逆变装置2和蓄电池组3需要户内或者箱式安装。

图5是本实用新型另一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图。如图5所示，该系统还包括：

检测装置71，用于对所述铁路接触网取电系统的输入电流、输入电压、输出电流和输出电压进行检测。

显示装置72，与所述检测装置71连接，用于显示所检测的输入电流、输入电压、输出电流和输出电压。该显示装置72可以使用320×240点阵的高清晰大屏幕进行中文图形化的显示，让用户更直观的了解到电源系统的运行状态(输入电流、输入电压、输出电流和输出电压等)。

控制装置73，与整流器21和逆变器23连接，用于对整流器21和逆变器23进行控制，例如控制逆变器23将平稳的直流电压变换为具有120°相位差分布的三相交流电压。同时，也与检测装置71和显示装置72连接，用于控制显示装置72显示检测装置71检测的输入电流、输入电压、输出电流和输出电压。

通信装置74，与控制装置73连接，可以由控制装置73控制以将整套系统的不良状态及时以短信和电话形式报警到管理人员的手机上。

图6是本实用新型另一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图。如图6所示，该系统还可以包括高压熔断器81、低压避雷器82、氧化锌避雷器83和低压断路器84等元件来对电路进行保护。

其中，氧化锌避雷器83连接于隔离开关5下口，高压熔断器81连接在氧化锌避雷器83和单相变压器6之间，低压避雷器82与单相变压器6低压输出端连接，低压断路器84与单相变压器6低压输出端连接。

图7是本实用新型另一实施例提供的铁路接触网取电系统的结构示意图。如图7所示，所述直流充放电装置4与所述逆变器23连接，以在控制所述蓄电池组3进行放电时，通过所述逆变器23将所述蓄电池组3提供的直流电压转化为交流电压。

直流充放电装置4一端连接在逆变器23和电容滤波器22之间，另一端连接蓄电池组3，由于整流器21具有充电器的作用，在接触网正常时，直流充放电装置4可以控制蓄电池组3进行充电；另外，在接触网失电时，直流充放电装置4可以控制蓄电池进行放电，以提供低压直流电。由于直流充放电装置4的连接位置，蓄电池提供的低压直流电直接由逆变器23转化为交流电压，再经过无源滤波器24进行谐波滤除之后送至用电设备。

通过上述技术方案，采用本实用新型提供的铁路接触网取电系统，使用电源治理装置和整流逆变装置将接触网的电源电压处理为铁路需要的电压，完全满足铁路低压用电系统的用电技术要求，有效改善了用户的电源质量；利用直流充放电装置为蓄电池进行充放电，在接触网失电时提供备用电源，为行车安全带来保证。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。