兼具融冰与能馈功能的牵引供电系统的制作方法

1.本发明涉及铁路供电技术领域，具体的，涉及兼具融冰与能馈功能的牵引供电系统。


背景技术：

2.当前中国高速铁路、城市轻轨等轨道交通行业飞速发展，成为人们出行的重要方式，为日常生活带来了极大的便利。然而，机车牵引供电轨道暴露在复杂多变的自然环境中，在恶劣的环境温度和湿度情况下会出现覆冰问题，导致机车受电弓无法正常取电，影响机车运行，甚至导致受电弓损坏及机车运行事故。因此，研究牵引供电轨道融冰或防止覆冰，是实现电气化轨道交通急需解决的问题，对于轨道交通行业的发展具有非常重要的意义。
3.目前常规的牵引供电系统整流站多采用二极管作为整流器件，所构成的牵引供电系统结构如附图1所示，每个牵引供电装置均为二极管整流器，牵引供电装置的直流正极与机车的上行供电轨和下行供电轨相连，牵引供电装置的直流负极与上行走行轨和下行走行轨相连，牵引供电装置的交流端通过变压器与牵引供电系统的交流母线相连，牵引供电系统交流母线再通过变压器与城市电网相连。此外，每个牵引供电装置配有无功补偿装置与滤波装置，相邻两个牵引供电装置之间为一个供电区间。
4.目前针对牵引供电轨道融冰及防覆冰问题，工程应用中主要采取的方法主要有三种。传统的线路覆冰大多依靠人工清除，即使用工具将覆冰敲碎掉落，其缺点是清理成本高、效率低、范围有限、且对线路损伤大；另一种方式是接触网热滑法，其利用车辆惰行时受电弓刮除接触线上的覆冰，该方法由于过度的机械摩擦对线路的磨损很大，缩短线路的寿命周期，造成线路不平滑，运行时也会产生电弧，影响列车的安全运行。第三种方式是通过外加加热装置，加热融化线路覆冰，由于热传导效率不高，铺设加热设备成本高。如果轨道经过地形复杂或自然条件恶劣地区，铺设加热设备难度更大，且日常运行维护困难。此外，也有研究采用化学药剂法，即在线路结冰前，在受电弓上装设涂刷设备，将防结冰药剂涂抹在导线上，其缺点是药剂有效时间有限，且容易污染空气，因此应用较少。
5.综上所述，为了推动轨道交通的快速发展，亟需方便、可靠、灵活的技术来解决牵引供电轨道融冰及防覆冰问题。


技术实现要素：

6.本发明提出兼具融冰与能馈功能的牵引供电系统，解决了相关技术中牵引供电轨道融冰操作复杂、能耗高的问题。
7.本发明的技术方案如下：每个供电区间均设置有整流机组牵引所或柔性直流牵引所，所述整流机组牵引所的个数大于所述柔性直流牵引所的个数；
8.所述整流机组牵引所的输入端与牵引变压器连接，所述整流机组牵引所的输出正极通过供电开关与上行供电轨连接，所述整流机组牵引所的输出负极与上行走行轨连接；
9.所述柔性直流牵引所的输出正极通过第一开关与上行供电轨连接，所述直流牵引所的输出负极通过第四开关与上行走行轨连接，
10.每个供电区间均设置有第五开关，所述第五开关的一端与上行供电轨连接，另一端与上行走行轨连接。
11.进一步，每个供电区间还设置有第二开关，所述柔性直流牵引所的输出正极通过第二开关与下行供电轨连接，所述直流牵引所的输出负极通过第四开关与下行走行轨连接。
12.进一步，所述整流机组牵引所和柔性直流牵引所间隔设置，每n个整流机组牵引所之间设置有一个柔性直流牵引所，其中n为大于等于1的整数。
13.进一步，还包括第三开关，所述第三开关的一端与所述柔性直流牵引所的第二端连接，所述第三开关的另一端与所述下行供电轨连接。
14.进一步，每个供电区间均设置有第六开关，所述第六开关的一端与所述上行供电轨连接，另一端与下行供电轨连接。
15.本发明的工作原理及有益效果为：
16.本发明通过在每个供电区间设置整流机组牵引所或柔性直流牵引所，当需要给上行机车供电时，供电开关闭合，上行供电轨与整流机组牵引所的输出正极连接，上行走行轨与整流机组牵引所的输出负极连接；同时，第一开关和第四开关均闭合，上行供电轨与柔性直流牵引所的输出正极连接，上行走行轨与柔性直流牵引所的输出负极连接，整流机组牵引所和柔性直流牵引所同时为上行机车供电，根据机车运行的加速、减速等不同状态，实时调节柔性直流输电装置直流电压，同时实现牵引供电与能馈功能。
17.当需要对某个供电区间内(例如供电区间1)的上行供电轨、上行走行轨同时融冰时，断开供电开关，闭合第一开关、第四开关和第五开关，柔性直流牵引所、供电区间1内的上行供电轨、上行走行轨构成回路，调节柔性直流牵引所输出的直流电压，向上行供电轨、上行走行轨通入合适的电流，实现供电区间1内的上行供电轨、上行走行轨同时融冰。
18.本发明中柔性直流供电所包括柔性直流供电装置，能够输出零至额定电压范围可调的直流电压和双向的直流电流，从而实现潮流的双向流动。在机车运行期间，由柔性直流牵引所和整流机组牵引所通过供电轨道或接触网为机车供电，同时机车再生制动能量可通过柔性直流牵引所回馈外部电网。本发明在机车停运期间，通过灵活控制柔性直流牵引所端口电压，并配合整流机组牵引所与多个开关状态切换，调节流过供电轨道和走行轨的电流焦耳热量，在实现供电轨道和走行轨的融雪融冰的同时，尽可能减小能量损耗。
附图说明
19.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
20.图1为现有的牵引供电系统结构示意图；
21.图2为本发明的兼具融冰与能馈功能的牵引供电系统的结构示意图；
22.图3为本发明的兼具融冰与能馈功能的牵引供电系统的上行供电轨融冰工作模式电路图；
23.图4为本发明的兼具融冰与能馈功能的牵引供电系统的上行供电轨、下行供电轨同时融冰工作模式电路图；
24.图5为本发明的兼具融冰与能馈功能的牵引供电系统的上行供电轨与上行走行轨同时融冰工作模式电路图；
25.图6为本发明的兼具融冰与能馈功能的牵引供电系统的机车牵引供电工作模式电路图；
26.图7为本发明中柔性直流输电装置电路原理图；
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
28.本实施例所述的兼具融冰与能馈功能的直流牵引供电系统的结构如附图2所示，每间隔n
‑
1个整流机组牵引所设置一个柔性直流牵引所，柔性直流牵引所额定电压与容量与整流机组牵引所相同，n为大于1的自然数，其具体取值可根据系统实际工作需求灵活选取。记最大融冰电流为i
max
，牵引所额定电压为u
n
，每个供电区间内的上行供电轨电阻为r
gs
，下行供电轨电阻为r
gx
，每个供电区间内的上行走行轨电阻为r
zs
，下行走行轨电阻为r
zx
，则n还需满足：每个柔性直流牵引所内安装一套柔性直流输电装置a，每套柔性直流输电装置a通常由m个(m通常为不超过5的自然数)变流器并联实现。柔性直流输电装置a1的直流端口正极分别通过两个单相的切换开关(第一开关ka111和第二开关ka112)与供电轨道(上行供电轨和下行供电轨)相连，柔性直流输电装置a1的直流端口负极分别通过两个单相的切换开关(第三开关ka121和第四开关ka122)与供电轨道(上行供电轨和下行供电轨)相连，柔性直流输电装置a1的交流端通过牵引变压器与牵引供电交流母线相连。柔性直流牵引所内牵引变压器与整流机组牵引所内牵引变压器规格参数可完全相同，适于对既有直流牵引变电所的改造。
29.定义图2中相邻两个牵引所(整流机组牵引所或柔性直流牵引所)之间的为一个供电区间，供电区间内的轨道包括上、下行供电轨和上、下行走行轨，定义每个供电区间的左侧为首端，右侧为末端。
30.本实施例所示的兼具融冰与能馈功能的直流牵引供电系统在每个供电区间的末端增加一个连接上下行供电轨的第六开关(图2中标记为切换开关kbn)，连接上行供电轨与上行走行轨的第五开关(图2中标记为轨间开关ksn)，连接下行供电轨与下行走行轨的轨间开关kxn，可用于实现双向对开式牵引供电轨道的融冰、防覆冰以及机车运行期间的牵引供电和能馈等功能。
31.以相邻两个柔性直流输电装置a1与a2的布置情况为例，结合附图2对柔性直流输电装置及开关的具体实施方式进行详细说明。所述柔性直流输电装置ax(x＝1,2)的直流正极ax+与两个单相切换开关kax11和kax12的一端相连，kax11的另一端连接上行供电轨，kax12的另一端连接下行供电轨，通过切换单相开关kax11和kax12的状态，可实现柔性直流输电装置单独与上行供电轨相连、单独与下行供电轨相连或同时与上行供电轨及下行供电轨相连这三种连接方式。所述柔性直流输电装置ax的直流负极ax
‑
与两个单相切换开关
kax21和kax22的一端相连，kax21的另外一端连接下行供电轨，kax22的另外一端同时连接上行走行轨和下行走行轨，通过切换单相开关kax21和kax22的状态，可实现柔性直流输电装置单独与下行供电轨相连或同时连接上行走行轨、下行走行轨这两种连接方式。所述柔性直流输电装置ax的交流端ax1与融冰变压器cx的下端cx2相连，所述融冰变压器cx的上端cx1与牵引供电系统的交流母线相连。所述轨间开关kxy(y＝1,2，
…
，n+1)与ks y(y＝1,2，
…
，n+1)、切换开关kb y(y＝1,2，
…
，n+1)均位于供电区间1的末端，所述轨间开关ks y的一端连接上行供电轨，所述轨间开关ks y的另一端连接上行走行轨，所述轨间开关kx y的一端连接下行供电轨，所述轨间开关kx y的另一端连接下行走行轨，所述切换开关kb y的一端连接上行供电轨，所述切换开关kb y的另一端连接下行供电轨。在整个牵引供电系统中，其余柔性直流输电装置及开关的连接方式与前述方式类似，不一一详细描述。
32.在气温较低、机车停运时，本实施例所述的兼具融冰与能馈功能的直流牵引供电系统可根据牵引供电系统的融冰需要，采用多种方式进行融冰，结合附图3～6进一步详细说明。记柔性直流输电装置ax(x＝1,2)输出的直流电压为u
dc，ax
，牵引供电装置m(m＝1,2，
…
，n)输出的直流电压为u
dc，m
，每个供电区间内的上行供电轨电阻为r
gs
，下行供电轨电阻为r
gx
，每个供电区间内的上行走行轨电阻为r
zs
，下行走行轨电阻为r
zx
，融冰电流为i
r
。
33.结合附图3，以对供电区间1内的上行供电轨融冰为例，说明仅需对上行供电轨(或仅需对下行供电轨)进行融冰时，所述兼具融冰与能馈功能的直流牵引供电系统的连接与工作模式。如附图3所示，闭合切换开关ka111，断开切换开关ka112，使a1+单独与上行供电轨相连，断开切换开关ka121，闭合切换开关ka122，使a1
‑
与上行走行轨、下行走行轨相连，闭合牵引供电装置2正极所连开关，将牵引供电装置2的正极与上行供电轨、下行供电轨相连，牵引供电系统中其他开关全部处于断开状态，从而柔性直流输电装置a1、供电区间1内的上行供电轨、牵引供电装置2构成回路，如附图3中加粗线所示，调节柔性直流输电装置a1输出的直流电压，使得a1+与牵引供电装置2的正极之间形成合适的直流电压差，向上行供电轨通入电流，实现供电区间1内的上行供电轨融冰。类似地，当需要对供电区间1,2，
…
m(m≤n/2)的上行供电轨融冰时，则闭合切换开关ka111，断开切换开关ka112，使a1+单独与上行供电轨相连，断开切换开关ka121，闭合切换开关ka122，使a1
‑
与上行走行轨、下行走行轨相连，闭合牵引供电装置m正极所连开关，将牵引供电装置m的正极与上行供电轨、下行供电轨相连，从而柔性直流输电装置a1、供电区间1,2，
…
m内的上行供电轨、牵引供电装置m构成回路，调节柔性直流输电装置a1输出的直流电压，使得a1+与牵引供电装置m的正极之间形成合适的直流电压差，向上行供电轨通入电流，实现供电区间1,2，
…
m内的上行供电轨融冰，所输出直流电压满足
34.u
dc,a1
＝u
dc,m
‑
mi
r
r
gs
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
35.当需要对供电区间m+1,m+2,
…
,n(m≤n/2)的上行供电轨融冰时，则闭合切换开关ka211，断开切换开关ka212，使a2+单独与上行供电轨相连，断开切换开关ka221，闭合切换开关ka222，使a2
‑
与上行走行轨、下行走行轨相连，闭合牵引供电装置m正极所连开关，将牵引供电装置m的正极与上行供电轨、下行供电轨相连，从而柔性直流输电装置a2、供电区间m+1,m+2,
…
,n内的上行供电轨、牵引供电装置m构成回路，调节柔性直流输电装置a2输出的直流电压，使得a2+与牵引供电装置m的正极之间形成合适的直流电压差，向上行供电轨通入电流，实现供电区间m+1,m+2,
…
,n内的上行供电轨融冰，所输出直流电压满足
36.u
dc,a2
＝u
dc,m
‑
(n
‑
m)i
r
r
gs
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
37.单独对下行供电轨融冰的方式与前述类似，仅需断开开关kax11，闭合开关kax12(x＝1,2)的状态，将柔性直流输电装置ax的正极ax+单独与下行供电轨相连即可，其余开关状态与单独对上行供电轨融冰完全相同。在这种工作模式下，在同一时间有且仅有一段供电轨能够能够接入通电回路进行融冰。
38.结合附图4，以对供电区间1内的上行供电轨、下行供电轨同时融冰为例，说明同时对上行供电轨、下行供电轨进行融冰时，所述兼具融冰与能馈功能的直流牵引供电系统的连接与工作模式。如附图4所示，闭合切换开关ka111，断开切换开关ka112，使a1+与上行供电轨相连，闭合切换开关ka121，断开切换开关ka122，使a1
‑
与下行供电轨相连，闭合切换开关kb1，牵引供电系统中其他开关全部处于断开状态，从而柔性直流输电装置、供电区间1内的上行供电轨、下行供电轨构成回路，如附图4中加粗线所示，调节柔性直流输电装置a1输出的直流电压，向上行供电轨、下行供电轨通入合适的电流电流，实现供电区间1内的上行供电轨、下行供电轨同时融冰。类似地，当需要对供电区间1,2，
…
m(m≤n/2)的上行供电轨、下行供电轨同时融冰时，则闭合切换开关ka111，断开切换开关ka112，使a1+与上行供电轨相连，闭合切换开关ka121，断开切换开关ka122，使a1
‑
与下行供电轨相连，闭合切换开关kbm，将柔性直流输电装置、供电区间1,2，
…
m内的上行供电轨和下行供电轨构成回路，调节柔性直流输电装置a1输出的直流电压，向上行供电轨、下行供电轨通入合适的电流电流，实现供电区间1,2，
…
m内的上行供电轨、下行供电轨同时融冰，所输出直流电压满足
39.u
dc,a1
＝mi
r
(r
gs
+r
gx
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
40.当需要对供电区间m+1,m+2,
…
,n(m≤n/2)的上行供电轨、下行供电轨融冰时，则闭合切换开关ka211，断开切换开关ka212，使a2+与上行供电轨相连，闭合切换开关ka221，断开切换开关ka222，使a2
‑
与下行供电轨相连，闭合切换开关kbm，从而柔性直流输电装置a2、供电区间m+1,m+2,
…
,n内的上行供电轨和下行供电轨构成回路，调节柔性直流输电装置a2输出的直流电压，向上行供电轨、下行供电轨通入合适的电流电流，实现供电区间m+1,m+2,
…
,n内的上行供电轨、下行供电轨同时融冰，所输出直流电压满足
41.u
dc,a2
＝(n
‑
m)i
r
(r
gs
+r
gx
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
42.并且，柔性直流输电装置a1对其左侧p个供电区间(p≤n/2)及右侧p个供电区间(p≤n/2)，共计2p个的上行供电轨、下行供电轨融冰，与柔性直流输电装置a2对对其左侧(n
‑
q)个供电区间(q≥n/2)及右侧(n
‑
q)个供电区间(q≥n/2)，共计2(n
‑
q)个上行供电轨、下行供电轨融冰可以同时进行，此时柔性直流输电装置a1、a2接入方式与前述相同，切换开关kbp与kbq闭合，牵引供电系统中其他开关全部断开，柔性直流输电装置输出的电压满足
43.u
dc,a1
＝pi
r
(r
gs
+r
gx
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
44.u
dc,a2
＝(n
‑
q)i
r
(r
gs
+r
gx
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
45.结合附图5，以对供电区间1内的上行供电轨、上行走行轨同时融冰为例，说明同时对上行供电轨与上行走行轨(或下行供电轨与下行走行轨)同时进行融冰时，所述兼兼具融冰与能馈功能的直流牵引供电系统的连接与工作模式。如附图5所示，闭合切换开关ka111，断开切换开关ka112，使a1+与上行供电轨相连，断开切换开关ka121，闭合切换开关ka122，使a1
‑
与上行走行轨、下行走行轨相连，闭合轨间开关ks1，牵引供电系统中其他开关全部处于断开状态，从而柔性直流输电装置a1、供电区间1内的上行供电轨、上行走行轨构成回路，
如附图5中加粗线所示，调节柔性直流输电装置a1输出的直流电压，向上行供电轨、上行走行轨通入合适的电流电流，实现供电区间1内的上行供电轨、上行走行轨同时融冰。类似地，当需要对供电区间1,2，
…
m(m≤n/2)的上行供电轨、上行走行轨同时融冰时，则闭合切换开关ka111，断开切换开关ka112，使a1+与上行供电轨相连，断开切换开关ka121，闭合切换开关ka122，使a1
‑
与上行走行轨、下行走行轨相连，闭合切换开关ksm，将柔性直流输电装置、供电区间1,2，
…
m内的上行供电轨和上行走行轨构成回路，调节柔性直流输电装置a1输出的直流电压，向上行供电轨、下行供电轨通入合适的电流电流，实现供电区间1,2，
…
m内的上行供电轨、上行走行轨同时融冰，所输出直流电压满足
46.u
dc,a1
＝mi
r
(r
gs
+r
zs
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
47.当需要对供电区间m+1,m+2,
…
,n(m≤n/2)的上行供电轨、上行走行轨同时融冰时，则闭合切换开关ka211，断开切换开关ka212，使a1+与上行供电轨相连，断开切换开关ka221，闭合切换开关ka222，使a2
‑
与上行走行轨相连，闭合轨间开关ksm，，从而柔性直流输电装置a2、供电区间m+1,m+2,
…
,n内的上行供电轨和上行走行轨构成回路，调节柔性直流输电装置a2输出的直流电压，向上行供电轨、上行走行轨通入合适的电流电流，实现供电区间m+1,m+2,
…
,n内的上行供电轨、上行走行轨同时融冰，所输出的直流电压满足
48.u
dc,a2
＝(n
‑
m)i
r
(r
gs
+r
zs
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
49.并且，柔性直流输电装置a1对其左侧p个供电区间(p≤n/2)及右侧p个供电区间(p≤n/2)，共计2p个的上行供电轨、上行走行轨融冰，与柔性直流输电装置a2对对其左侧(n
‑
q)个供电区间(q≥n/2)及右侧(n
‑
q)个供电区间(q≥n/2)，共计2(n
‑
q)个上行供电轨、上行走行轨融冰可以同时进行，此时柔性直流输电装置a1、a2接入方式与前述相同，轨间开关ksp与ksq闭合，牵引供电系统中其他开关全部断开，柔性直流输电装置输出的电压满足
50.u
dc,a1
＝pi
r
(r
gs
+r
zs
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
51.u
dc,a2
＝(n
‑
q)i
r
(r
gs
+r
zs
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
52.同时对下行供电轨和下行走行轨融冰的方式与前述类似，仅需将前述操作方式改为断开切换开关kax11，闭合切换开关kax12(x＝1,2)，轨间开关ksx闭合改为轨间开关kxx(x＝1,2，
…
，n)闭合，其余操作与同时对上行供电轨和上行走行轨同时融冰完全相同。
53.结合附图6说明本实施例的兼具融冰与能馈功能的直流牵引供电系统为机车牵引供电连接和工作模式。如附图6所示，同时闭合切换开关kax11和切换开关kax12，使ax+同时与上行供电轨和下行供电轨相连，断开切换开关kax21，闭合切换开关kax22，使ax
‑
与上行走行轨、下行走行轨相连(x＝1,2)，闭合所有牵引供电装置正极连接的开关，使牵引供电装置的正极与上行供电轨、下行供电轨相连，牵引供电系统中其他开关全部处于断开状态，如附图6中加粗线所示，从而供电区间1,2，
…
，n+1内的上行供电轨、下行供电轨均通电，能够为机车运行供电，根据机车运行的加速、减速等不同状态，实时调节柔性直流输电装置a1和a2输出的直流电压，同时实现牵引供电与能馈功能。由于柔性直流输电装置代替原有基于二极管整流器的牵引供电装置，因此柔性直流输电装置与牵引供电装置的额定电压与容量均相同。
54.所述兼具融冰与能馈功能的直流牵引供电系统方案中，柔性直流输电装置的拓扑结构可为已知的各种具备直流电压由零至额定电压范围可调能力、输出双向电流能力的模块化多电平变流器，包括但不限于全桥式子模块构成的变流器(已有公知内容)、交错连接
三电平子模块(nami a,wang l,dijkhuizen f,et al.five level cross connected cell for cascaded converters.15th european conference on power electronics and applications(epe),2013:1
‑
9.)构成的变流器等。所述柔性直流输电装置可替代所在位置的牵引供电装置，降低建设和运行成本，增加工程实用性。
55.同时，本技术中柔性直流供电装置还包括短路保护电路，如图7所示，短路保护电路包括mos管q1和mos管q2，mos管q2的栅极通过电阻r10连接变流器的输出端u+，mos管q1的漏极与偏置电压vbb连接，mos管q1的源极依次通过电阻r13、电阻r15和电阻r17接地，mos管q1的源极还与mos管q2的栅极连接，mos管q2的漏极与mos管q1的栅极连接，mos管q2的源极通过电阻r18接地，电阻r13和电阻r15的串联点接入mos管q2的源极，mos管q2的源极作为柔性直流供电装置a的输出正极。
56.偏置电压vbb取自变流器的输出端，通过电阻r1和电阻r2分压实现，当变流器正常工作时，偏置电压vbb为mos管q1提供偏置电压，mos管q1导通，电阻r13、电阻r15和电阻r17串联在变流器输出电压u+和地之间，电阻r15和电阻r17的分压作为柔性直流供电装置a的输出电压，为机车轨道供电；电阻r13的电阻远远小于电阻r15和电阻r17，这样，柔性直流供电装置a的输出电压接近变流器的输出电压；同时，电阻r13的分压较小，不足以导通mos管q2。
57.当发生直流短路故障时，流过电阻r13的电流突然增大，电阻r13的分压突然增大，mos管q2导通，mos管q1被反相偏置，mos管q1关断，变流器输出电压u+与电阻r13、电阻r15和电阻r17的分压电路断开连接，保护变流器不被损坏。
58.本实施例所用柔性直流供电装置能够输出零至额定电压范围可调的直流电压和双向的直流电流，从而实现潮流的双向流动。在机车运行期间，由柔性直流牵引所和二极管整流机组牵引所通过供电轨道或接触网为机车供电，同时机车再生制动能量可通过柔性直流牵引所回馈外部电网。本实施例在机车停运期间，通过灵活控制柔性牵引所端口电压，并配合整流机组牵引所与多个开关状态切换，调节流过接触网或第三轨的电流焦耳热量，实现多种模式的融雪融冰。该方法具有防结冰效果好、除覆冰效率高、应用成本低、能量损耗小、实施方法简单、节省大量的人力等特点，为牵引供电轨道融冰及供电问题提供了新的方案。
59.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。