本发明属于城市轨道交通供电系统领域，尤其涉及一种城市轨道交通再生制动能量节能系统。
背景技术：
地铁运营成本中地铁电能消耗占很大部分。城市轨道交通车辆普遍采用“再生制动+电阻制动+机械制动”的制动方式，再生制动将列车动能转换成电能反馈至供电网，部分再生制动的能量可以被线路上相邻车辆吸收。如再生能量不能被临车吸收，再生能量将被电阻吸收或切换为空气制动，制动能量将被白白浪费，同时还会带来隧道温升和粉尘污染等问题。为了提高列车再生制动利用率，减少运营电能消耗，降低运营成本，同时减少大气污染，一般采用在城市轨道交通系统中配置再生制动能量回收装置的方式回收利用制动能量。目前主流的再生能量回收方式分为能馈型和储能型两大类。
回馈型再生能量回收装置利用逆变器将直流供电网中多余的再生制动能量逆变成交流电，并通过能馈变压器反馈交流中压网络，供同一中压电网下其他负载应用，达到节能的目的，储能型再生能量回收方式，将储能介质通过开关设备和双向dc/dc变换器与变电所直流母线相连，在列车制动时吸收再生制动能量并在列车牵引时放出，其采用超级电容作为储能介质的吸收方式应用较为成熟。
地铁列车再生制动给地铁直流供电系统带来了极大的不稳定性，传统储能型和能馈型再生能量回收装置替代制动电阻，分别利用不同的方法，吸收由再生制动引起的供给与消耗不平衡功率(能量)，维持直流供电系统稳定。储能方式将不平衡能量存储起来留在了直流系统中，而能馈方式则将这部分能量反馈回中压环网，通过环网提供给其他负荷。这两种方式均有其优势，也存在着不足。能馈装置有容量大、占地空间小等优点。加入能馈装置后直流供电系统与交流中压环网之间的能量实现双向流动，加剧了系统能量流动的复杂性。由于中压环网负荷仍存在波动，在实际应用中，仍存在着向更高电压等级电力系统返送电的问题，同时由于中压环网与直流供电网存在多处连通，能馈装置工作时还存在环流问题。而储能方式有着接口简单不与交流电网发生关系，并有抑制网压跌落的效果。但由于能量吸收受到储能介质容量的制约，配置足够多的储能容量会大幅度提高设备体积与成本，降低设备的经济性。
传统储能或能馈装置基本均采用直流接触网的母线电压作为启动和停止的判断依据，装置监测其所在位置的母线电压，当母线电压高于设定门槛电压时，能馈或储能装置启动，控制回馈功率或充放电功率，抑制牵引网压的抬升。当线路上安装多台再生能量回收装置时，各个装置根据线路阻抗引起的电压差异先后投入工作，再生制动能量根据线路条件、车辆位置等物理参数自然分配。因此即使同时配置储能和能馈装置，依靠再生制动能量的自然分配只能部分弥补单一能量吸收方式带来的缺点，若想达到更完善的应用效果需要建立更加完善的综合节能系统。
鉴于此，有必要提供一种在列车制动时可以将再生制动能量合理的分配给储能和能馈装置进行吸收的城市轨道交通再生制动能量节能系统。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种在列车制动时可以将再生制动能量合理的分配给储能和能馈装置进行吸收的城市轨道交通再生制动能量节能系统。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种城市轨道交通再生制动能量节能系统，所述城市轨道交通再生制动能量节能系统与供电系统连接，所述供电系统包括主变电所、交流中压供电网及直流供电网，所述主变电所与所述交流中压供电网连接，所述交流中压供电网与所述直流供电网连接，所述城市轨道交通再生制动能量节能系统包括能馈单元、储能单元、用于采集主变电所参数信息的主变电所信息采集单元，及对再生制动能量进行分配的中央控制单元，所述能馈单元同时与所述交流中压供电网及所述直流供电网连接，所述储能单元与所述直流供电网连接，所述中央控制单元分别与所述能馈单元、所述储能单元及所述主变电所信息采集单元网络连接以便将所述能馈单元、所述储能单元及所述主变电所信息采集单元的参数信息传送给所述中央控制单元进而对再生制动能量进行分配。
作为优选，所述能馈单元包括用于采集所述能馈单元参数信息的能馈信息采集模块及用于接受中央控制单元的分配指令并控制所述能馈单元吸收再生制动能量的能馈控制模块，所述能馈信息采集模块及所述能馈控制模块与所述中央控制单元网络连接。
作为优选，所述能馈单元还包括能馈变流模块，所述能馈控制模块与所述能馈变流模块网络连接以控制所述能馈变流模块变流进而控制所述能馈单元吸收再生制动能量。
作为优选，所述能馈单元包括依次相互连接的直流接口、能馈变流模块、能馈变压器及交流接口，所述能馈信息采集模块分别与所述直流接口、所述能馈变流模块、所述能馈变压器及所述交流接口网络连接以分别采集所述直流接口、所述能馈变流模块、所述能馈变压器及交流接口的参数信息。
作为优选，所述储能单元包括用于采集所述储能单元参数信息的储能信息采集模块及用于接收中央控制单元的分配指令并控制所述储能单元吸收再生制动能量的储能控制模块，所述储能信息采集模块及所述储能控制模块与所述中央控制单元网络连接。
作为优选，所述储能单元包括储能变流模块，所述储能控制模块与所述储能变流模块网络连接以控制所述储能变流模块变流进而控制所述储能单元吸收再生制动能量。
作为优选，所述储能单元包括依次相互连接的接口模块、储能变流模块及超级电容模组，所述接口模块与所述直流供电网连接，所述储能单元还包括用于监控所述超级电容模组的电容管理模块，所述超级电容模组与所述电容管理模块网络连接，所述储能信息采集模块分别与所述接口模块、所述储能变流模块及所述电容管理模块网络连接以分别采集所述接口模块、所述储能变流模块及所述电容管理模块的参数信息。
作为优选，所述能馈变流模块包括逆变器及滤波器，所述能馈单元设置有若干所述能馈变流模块，所述能馈变流模块之间并联以便达到所需功率等级。
作为优选，所述储能变流模块为变换器，所述储能单元设置有两个所述储能变流模块，两个所述储能变流模块并联以便达到所需功率等级。
作为优选，所述直流接口与所述直流供电网连接，所述交流接口与所述交流中压供电网连接。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明的城市轨道交通再生制动能量节能系统通过主变电所信息采集单元、能馈单元及储能单元向中央控制单元实时上报系统中主变电所、能馈单元及储能单元的参数信息以便所述中央控制单元根据系统反馈的信息向能馈单元及储能单元分配再生制动能量的吸收比以实现系统内各单元协调控制，从而控制再生能量在系统内的流动，使节能系统有更优的能量利用效果。
附图说明
图1为本发明城市轨道交通再生制动能量节能系统的结构示意图；
图2为本发明能馈单元的结构示意图；
图3为本发明储能单元的结构示意图；
以上各图中：1、主变电所；11、主变电所信息采集单元；2、交流中压供电网；3、直流供电网；4、中央控制单元；5、能馈单元；51、能馈信息采集模块；52、直流接口；53、能馈变流模块；54、能馈变压器；55、交流接口；56、能馈控制模块；6、储能单元；61、储能信息采集模块；62、接口模块；63、储能变流模块；64、超级电容模组；65、电容管理模块；66、储能控制模块。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
如图1所示，本发明提出一种城市轨道交通再生制动能量节能系统，所述城市轨道交通再生制动能量节能系统与供电系统连接，所述供电系统包括主变电所1、交流中压供电网2及直流供电网3，所述主变电所1与所述交流中压供电网2连接，所述交流中压供电网2与所述直流供电网3连接，所述城市轨道交通再生制动能量节能系统包括能馈单元5、储能单元6、用于采集主变电所参数信息的主变电所信息采集单元11，及对再生制动能量进行分配的中央控制单元4，所述能馈单元5同时与所述交流中压供电网2及所述直流供电网3连接，所述储能单元6与所述直流供电网3连接，所述中央控制单元4分别与所述能馈单元5、所述储能单元6及所述主变电所信息采集单元11网络连接以便将所述能馈单元5、所述储能单元6及所述主变电所信息采集单元11的参数信息传送给所述中央控制单元4，其中参数信息包括各单元的电压及电流等信息，所述中央控制单元4根据接受到的参数信息将列车制动时产生的再生制动能量合理的分配给所述能馈单元5及所述储能单元6。
所述城市轨道交通再生制动能量节能系统通过主变电所信息采集单元11、能馈单元5及储能单元6向中央控制单元4实时上报系统中主变电所1、能馈单元5及储能单元6的参数信息以便所述中央控制单元4根据系统反馈的信息向能馈单元5及储能单元6分配再生制动能量的吸收比例以实现系统内各单元协调控制，从而控制再生制动能量在系统内的流动，使节能系统有更优的能量利用效果。
如图2所示，所述能馈单元5包括用于采集所述能馈单元5参数信息的能馈信息采集模块51及用于接受中央控制单元4的分配指令并控制所述能馈单元5吸收再生制动能量的能馈控制模块56，所述能馈单元5包括依次相互连接的直流接口52、能馈变流模块53、能馈变压器54及交流接口55，所述能馈信息采集模块51分别与所述直流接口52、所述能馈变流模块53、所述能馈变压器54及所述交流接口55网络连接以分别采集所述直流接口52(即可采集所述直流供电网3的参数信息)、所述能馈变流模块53、所述能馈变压器54及交流接口55(即可采集到所述交流中压供电网2的参数信息)的参数信息，所述能馈信息采集模块51及所述能馈控制模块56与所述中央控制单元4网络连接，所述能馈控制模块56与所述能馈变流模块53网络连接以控制所述能馈变流模块53变流进而控制所述能馈单元5吸收再生制动能量。
进一步地，所述能馈变流模块53包括三相pwm逆变器及滤波器，所述能馈单元5设置有若干所述能馈变流模块53，所述能馈变流模块53之间并联以便达到所需功率等级进而满足系统需求。
继续参见图1，所述能馈单元5的所述直流接口52与所述直流供电网3连接，所述交流接口55与所述交流中压供电网2连接以便所述能馈单元5将所述直流供电网中多余的再生制动能量通过所述直流接口52吸收，进一步经所述储能变流模块63逆变及所述能馈变压器54变压之后再通过所述交流接口55反馈至所述交流中压供电网2。
如图3所示，所述储能单元6包括用于采集所述储能单元6参数信息的储能信息采集模块61及用于接收中央控制单元4的分配指令并控制所述储能单元6吸收再生制动能量的储能控制模块66，所述储能单元6包括依次相互连接的接口模块62、储能变流模块63及超级电容模组64，所述储能单元6还包括用于监控所述超级电容模组64的电容管理模块65，所述超级电容模组64与所述电容管理模块65网络连接，所述储能信息采集模块61分别与所述接口模块62(即可采集所述直流供电网3的参数信息)、所述储能变流模块63及所述电容管理模块65网络连接以分别采集所述接口模块62、所述储能变流模块63及所述电容管理模块65的参数信息，所述储能信息采集模块61及所述储能控制模块66与所述中央控制单元4网络连接，所述储能控制模块66与所述储能变流模块63网络连接以控制所述储能变流模块63变流进而控制所述储能单元6吸收再生制动能量。
进一步地，所述储能变流模块63为dc/dc变换器，所述储能单元6设置有两个所述储能变流模块63，两个所述储能变流模块63并联以便达到所需功率等级进而满足系统需求。
继续参见图1，所述接口模块62与所述直流供电网3连接以便所述储能单元6将所述直流供电网3中多余的再生制动能量通过所述接口模块62吸收，进一步经所述超级电容模组64将再生制动能量储存待列车牵引时放出。