一种用于直流牵引供电系统的再生制动能量装置控制方法

1.本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及一种用于直流牵引供电系统的再生制动能量装置控制方法。


背景技术：

2.目前，国内外的轨道交通线路一般采用直流供电，电能从交流母线经降压、整流成直流，由接触网输送给线路上运行的列车，回流电流经钢轨和回流电缆流回牵引变电所负极。钢轨虽然通过扣件绝缘安装在混凝土道床上，但是由于受到运营环境、技术条件等因素限制，钢轨与道床结构之间往往无法做到完全绝缘，钢轨总会泄漏部分电流至大地，形成杂散电流。列车在正常行驶过程中，牵引电流可达到数千安培，由于钢轨自身存在阻抗且受杂散电流影响，钢轨与大地之间不可避免地存在钢轨电位问题。
3.为使接触网安全、可靠、灵活地向列车供电，直流牵引供电系统中相邻供电区间的接触网均设有电分段，直流正母线经直流断路器连接至电分段两侧接触网，分别给变电所两侧区间供电。直流母线及断路器的存在使电分段两侧接触网电气连通。也正是由于牵引供电系统接触网及钢轨的贯通性，在多列车并列运行情况下，对于某一牵引变电所，牵引网压的不平衡会可能会导致越区供电。同时列车的再生制动电流越过牵引变电所向相邻供电臂或者更远处牵引列车供电时，也会出现较长距离的电流传输情况，进而对钢轨电位造成一定的影响。
4.再生制动能量利用装置能够调节直流牵引供电系统中的功率分配，进而抑制钢轨电位升高，而现有技术以牵引网的网压作为驱动信号控制设备运行，无法避免城市电网对空载电压的影响。


技术实现要素：

5.为解决现有轨道交通中由于电流远距离传输所导致的钢轨电位异常升高问题。本发明提供一种用于直流牵引供电系统的再生制动能量装置控制方法。
6.本发明的一种用于直流牵引供电系统的再生制动能量装置控制方法，具体为：
7.步骤1：实时监测牵引变电所直流馈线电流以及整流机组电流，并规定电流方向由直流正母线至接触网方向为正；直流馈线电流为牵引变电所中连接直流正母线与接触网的馈线的电流；整流机组电流为牵引变电所整流机组出口处电流。
8.步骤2：当用于储能装置的充放电控制时，进入步骤3；用于控制逆变回馈装置时，进入步骤4。
9.步骤3：储能装置的充放电控制。
10.s31：若各直流馈线电流均为正，则储能装置不工作；若存在直流馈线电流为负时，需进一步判断整流机组电流是否低于阈值i
ref
。(值得注意的是，i
ref
的设置是为了避免噪声对电流互感器的影响，当整流机组电流否低于阈值i
ref
时，默认整流机组处于整流状态)。
11.s32：若监测到整流机组电流高于阈值i
ref
，储能装置放电；若监测到整流机组电流
低于阈值i
ref
，储能装置充电。
12.步骤4：控制逆变回馈装置。
13.s41：若各直流馈线电流均为正，则逆变装置不工作；若存在直流馈线电流为负时，需进一步判断整流机组电流是否低于阈值i
ref
。
14.s42：若监测到整流机组电流高于阈值i
ref
，逆变装置不工作；若监测到整流机组电流低于阈值i
ref
，逆变装置启动，投入运行。
15.本发明的有益技术效果：
16.本发明所提出的控制方法实时监测牵引变电所的直流馈线电流以及整流机组电流，具有实时性高、成本低、控制逻辑简单的特点。相较于现有技术，能够有效调节直流牵引供电系统的功率分配情况，既能够保证回流安全，又能够实现系统节能运行。
附图说明
17.图1为直流牵引供电系统结构示意图；
18.图2为本发明储能装置的充放电控制流程示意图。
19.图3为本发明控制逆变回馈装置流程示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。
21.本发明的一种用于直流牵引供电系统的再生制动能量装置控制方法具体为：
22.1、实时监测牵引变电所直流馈线电流以及整流机组电流，并规定电流方向由直流正母线至接触网方向为正。如图1所示，直流馈线电流为牵引变电所中连接直流正母线与接触网的馈线的电流；整流机组电流为牵引变电所整流机组出口处电流。
23.2、当用于储能装置的充放电控制时，进入步骤3；用于控制逆变回馈装置时，进入步骤4。
24.3、储能装置的充放电控制(流程如图2所示)。
25.(1)实时监测牵引所的直流馈线电流i1
211
、i1
212
、i1
213
、i1
214
以及整流机组电流i1。
26.(2)判断直流馈线电流i1
211
、i1
212
、i1
213
、i1
214
的正负，若i1
211
、i1
212
、i1
213
、i1
214
电流均为正，则储能装置不工作；若存在直流馈线电流为负时，则需判断整流机组电流i1是否低于阈值i
ref
。
27.(3)若监测到整流机组电流i1高于阈值i
ref
，储能装置放电；若监测到整流机组电流i1低于阈值i
ref
，储能装置充电。
28.4、控制逆变回馈装置(流程如图3所示)。
29.(1)实时监测牵引所的直流馈线电流i1
211
、i1
212
、i1
213
、i1
214
以及整流机组电流i1。
30.(2)判断直流馈线电流i1
211
、i1
212
、i1
213
、i1
214
的正负，若i1
211
、i1
212
、i1
213
、i1
214
电流均为正，则逆变装置不工作；若存在直流馈线电流为负时，则需判断整流机组电流i1是否低于阈值i
ref
。
31.(3)若监测到整流机组电流i1高于阈值i
ref
，逆变装置不工作；若监测到整流机组电流i1低于阈值i
ref
，逆变装置启动，投入运行。


技术特征：
1.一种用于直流牵引供电系统的再生制动能量装置控制方法，其特征在于，具体为：步骤1：实时监测牵引变电所直流馈线电流以及整流机组电流，并规定电流方向由直流正母线至接触网方向为正；直流馈线电流为牵引变电所中连接直流正母线与接触网的馈线的电流；整流机组电流为牵引变电所整流机组出口处电流；步骤2：当用于储能装置的充放电控制时，进入步骤3；用于控制逆变回馈装置时，进入步骤4；步骤3：储能装置的充放电控制；s31：若各直流馈线电流均为正，则储能装置不工作；若存在直流馈线电流为负时，需进一步判断整流机组电流是否低于阈值i
ref
；s32：若监测到整流机组电流高于阈值i
ref
，储能装置放电；若监测到整流机组电流低于阈值i
ref
，储能装置充电；步骤4：控制逆变回馈装置；s41：若各直流馈线电流均为正，则逆变装置不工作；若存在直流馈线电流为负时，需进一步判断整流机组电流是否低于阈值i
ref
；s42：若监测到整流机组电流高于阈值i
ref
，逆变装置不工作；若监测到整流机组电流低于阈值i
ref
，逆变装置启动，投入运行。

技术总结
本发明公开了一种用于直流牵引供电系统的再生制动能量装置控制方法，具体为：实时监测牵引变电所直流馈线电流以及整流机组电流，根据各直流馈线的电流以及整流机组的电流情况，调整再生制动能量装置的工作模式，进而调节供电系统中的功率分配。本发明能够避免现有城市轨道交通中的钢轨电位异常升高问题，并具有实现方法简单、所需成本低、实时性高的优点。实时性高的优点。实时性高的优点。


技术研发人员：刘炜 杨龙 马庆安 樊国桢
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2022.01.10
技术公布日：2022/5/6