CN113315109A - 轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法 - Google Patents

轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113315109A
CN113315109A CN202110613277.1A CN202110613277A CN113315109A CN 113315109 A CN113315109 A CN 113315109A CN 202110613277 A CN202110613277 A CN 202110613277A CN 113315109 A CN113315109 A CN 113315109A
Authority
CN
China
Prior art keywords
interval
substation
power supply
voltage
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110613277.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113315109B (zh
Inventor
刘陆洲
张国红
崔凤钊
吴晓波
钟龙
刘伟
杨阳
杨宇
王通
于爽
张喜茂
许立志
许秦铭
王宝平
孙沁华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co Ltd
Original Assignee
CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co Ltd filed Critical CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co Ltd
Priority to CN202110613277.1A priority Critical patent/CN113315109B/zh
Publication of CN113315109A publication Critical patent/CN113315109A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113315109B publication Critical patent/CN113315109B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/06—Two-wire systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00016—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
    • H02J13/00017—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus using optical fiber
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00022—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using wireless data transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/50—Charging of capacitors, supercapacitors, ultra-capacitors or double layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/16—Electric power substations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明涉及一种轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法，该区间变电所包括：配线***，用于将区间变电所接入电网；储能***，与配线***连接，可储存并释放电能；控制***，与配线***和储能***连接，控制***可向储能***发送指令以控制储能***进行充电和放电；信号***，与控制***连接，用于区间变电所内部以及区间变电所与外部轨道线路的通信。该区间变电所，可作为微型变电所直接设置在供电区间内，用于解决轨道交通供电区间，特别是长区间，供电电网电压较低的问题，无需报备审批增加供电容量，无需大规模施工，简单易行，成本低。

Description

轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法
技术领域
本发明属于轨道交通供电***技术领域，尤其涉及一种轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法。
背景技术
目前随着国内轨道交通行业的不断扩大，在面临跨越山区、丘陵、江河和海洋的地形中出现了越来越多的长区间或长大坡道区间。如深圳地铁4号线由特区内延伸到特区外的二线拓展区,需要穿越大脑壳山；重庆地铁1号线由市区延伸到西部大学城，需要穿越歌乐山；深圳地铁11号线，跨海总长大4175米；青岛地铁1号线，跨海段线路全长约8.1km；武汉地铁规划了多条跨越长江的地铁线路。长大区间的供电线路在运营密度较大时易出现供电电压过低的问题。
此外，随着国内经济发展，城市轨道交通的运力也越来越大。有部分城市地铁线路在设计初期未能考虑到变电所供电需求容量远期变化如此之大，导致供电变电所距离远的供电线路，在运营高峰期时，远离两端变电所的区域存在多列车牵引时，因变电所容量不足或线路阻抗过大，导致直流供电电压跌落严重，影响了行车安全和供电***的稳定性。
针对上述出现的供电区间，特别是长区间内，供电电压过低的问题，现有的解决方式为增加既有变电所一次供电回路配置容量或在区间内增设变电所，以满足该区间内牵引网供电电压的要求。增设传统变电所需接入轨道车辆的AC35KV/10KV中压供电环网，或单独从城市电网的中压电网取电，通过降压整流后，经开关柜接入DC750V/15O0V直流供电网。
然而，接入地铁的AC35KV/10KV中压供电环网需要增加地铁线路主变电所的供电容量，单独从城市电网的中压电网取电需要单独增加该变电所的用电容量。两种方式均需要向国家电网报备审批，占用国家电网供电总容量；增设传统变电所会增加土地占用和供电设备成本；增设传统变电所施工量巨大,增加了工程投资，甚至影响现有线路的运营。
发明内容
针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法，该区间变电所可直接接入供电区间电网用以稳定电网电压，无需额外增加既有变电所的供电容量，无需大规模施工，简单易行，成本低。
本发明提供一种区间变电所，用于稳定轨道交通供电区间内电网电压，包括：
配线***，配线***用于将区间变电所接入电网；
储能***，储能***与配线***连接，储能***可储存并释放电能；
控制***，控制***与配线***和储能***连接，控制***可向储能***发送指令以控制储能***进行充电和放电；
信号***，信号***与控制***连接，用于区间变电所内部以及区间变电所与外部轨道线路的通信。
在其中一些实施例中，储能***包括：
能量储存单元，用于存储和释放电能；
变流单元，变流单元与能量储存单元连接，变流单元包括一台或两台以上DC/DC变流器，用于为能量储存单元充放电。
在其中一些实施例中，控制***包括控制单元，控制单元用于区间变电所的逻辑控制并控制配线***内开关器件的本地和遥控操作，以控制区间变电所的投退。
在其中一些实施例中，控制***还包括对时单元，对时单元可识别当前时间，以根据当前时间的供电需求匹配区间变电所的相应工作模式。
在其中一些实施例中，信号***内配置有光纤接口以及调制解调器，信号***通过光纤接口以光纤方式与外部轨道线路的远程遥控***互通；或，
信号***内配置有无线通信模块，信号***通过无线通信模块以无线方式与外部轨道线路的远程遥控***互通。
除此，本发明还提供一种轨道交通供电区间稳压控制方法，用于稳定供电区间内电网的电压，在供电区间内安装如上任一项的区间变电所；该方法包括：
运营图识别步骤：离线识别运营图，根据运营图分析供电区间内的行车数量及对应时间段；
工作模式设定步骤：根据行车数量的不同，设定区间变电所的工作模式，并根据行车数量将对应时间段与工作模式进行匹配；
稳压控制步骤：区间变电所在当前时间段内根据匹配的工作模式进行充放电工作。
在其中一些实施例中，在运营图识别步骤中，根据行车数量的不同将对应时间段划分为：
多车运行时间段：在多车运行时间段内供电区间内的行车数量为2列以上；
单车运行时间段：在单车运行时间段内供电区间内的行车数量为1列；
无车运行时间段：在无车运行时间段内供电区间内的行车数量为0列。
在其中一些实施例中，在工作模式设定步骤中，根据行车数量的不同，区间变电所的工作模式分为：
稳压模式：对应供电区间内行车数量为2列以上的情况，并被配置为：当电网电压≥支撑目标电压时，区间变电所进行充电；当电网电压＜安全供电电压的下限时，区间变电所进行放电；
稳压/节能模式：对应供电区间内行车数量为1列的情况，并根据单车行驶所需能量设定最低荷电阀值SOCmin；当区间变电所的SOC≥SOCmin时，被配置为：当电网电压≥母线空载电压+100V时，区间变电所进行充电，当电网电压≤母线空载电压-100V时，区间变电所进行放电；当区间变电所的SOC＜SOCmin时，被配置为：当电网电压≥支撑目标电压时，区间变电所进行充电；当电网电压＜安全供电电压的下限时，区间变电所进行放电；所述最低荷电阀值SOCmin设定为0.8±0.1；以及
节能模式：对应供电区间内行车数量为0列的情况，并被配置为：当电网电压≥母线空载电压+100V时，区间变电所进行充电；当电网电压≤母线空载电压-50V时，区间变电所进行放电；
在多车运行时间段内，区间变电所的工作模式设定为稳压模式；
在单车运行时间段内，区间变电所的工作模式设定为稳压/节能模式；
在无车运行时间段内，区间变电所的工作模式设定为节能模式。
在其中一些实施例中，区间变电所在稳压模式下的SOC工作区间为0.25-1；在稳压/节能模式下的SOC工作区间为0.25-1；在节能模式下的SOC工作区间为0.5-1或0.6-1。
在其中一些实施例中，区间变电所在能量补充阶段：
在稳压模式下，通过电网充电至SOC＝1而不考虑再生制动能量回收；
在稳压/节能模式模式下，在不考虑再生制动能量回收的情况下充电至SOC＝SOCmin，SOC＞SOCmin的部分用于本站及相邻区间车辆再生制动能量的回收；
在节能模式下，优先采用再生制动能量进行充电。
基于上述技术方案，本发明实施例中所提供的轨道交通用区间变电所，集成了储能***，可作为微型变电所直接设置在供电区间内，用于解决轨道交通供电区间，特别是长区间，供电电网电压较低的问题，无需报备审批增加供电容量，无需大规模施工，简单易行，成本低。
基于上述技术方案，本发明实施例中所提供的轨道交通供电区间稳压控制方法，通过识别运营图中的不同时间段及对应的行车数量，根据实际用电需求，调整区间变电所的供电方案，使得供电方案与实际需求匹配，区间变电所的作用被充分挖掘，合理利用电能，实现最佳效益，具有重要的社会和经济效益。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明区间变电所一个实施例的结构示意图；
图中：
1、配线***；11、馈线柜；12、负极柜；2、储能***；21、能量储存单元；22、变流单元；3、控制***；4、信号***。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，在本发明区间变电所的一个示意性实施例中，该区间变电所包括：配线***1，用于将区间变电所接入电网；储能***2，与配线***1连接，储能***2可储存并释放电能；控制***3，与配线***1和储能***2连接，控制***3可向储能***2发送指令以控制储能***2进行充电和放电；信号***4，与控制***3连接，用于区间变电所内部以及区间变电所与外部轨道线路的通信。
上述示意性实施例提供了一种集成了储能***2的微型变电所，区别于传统变电所需要增加主变电所供电容量、报备审批及施工量巨大的特点，该区间变电所作为一种微型箱式变电所可直接接入供电区间的供电线路上，可在不增加电网总容量的前提下，实现供电容量的扩容，可用于轨道交通线路中无法增设普通变电所或无法增加城市电网用电容量的场合。该区间变电所装机应用，土建工作量小，可户外安装，且不会影响既有线路的正常运行，以经济可行的方式解决或缓解供电区间，特别是长区间，供电电网电压跌落严重的问题，可节省传统变电所建成所需成本的90％以上。
在上述示意性实施例中，该区间变电所内集成储能***2，该储能***2在能量补充过程中不仅可以直接从供电电网中获取电能进行储存，还可以回收列车制动过程中产生的再生制动能量进行储存。例如，在该供电区间处于非运营高峰期时，该区间变电所可回收相邻区间内列车制动产生的再生制动能量进行储存，后续运营高峰期时可释放电能对电网电压进行支撑，可有效利用再生能源。
上述实施例所提供的区间变电所，可安装在供电区间直流母线电压跌落严重的区域，当线路中无列车或少车运行时，该区间变电所可从供电线路中小功率汲取电能并加以储存；当线路中多列车牵引导致电网电压低时，该区间变电所可释放电能支撑相应区段的电网电压，供列车使用。
在一些实施例中，储能***2包括：能量储存单元21，用于存储和释放电能；变流单元22，与能量储存单元21连接，变流单元22包括一台或两台以上DC/DC变流器，用于为能量储存单元充放电。
能量储存单元21包括一台或两台以上的超级电容器或电池，只要可实现电能的储存和释放即可。
进一步地，能量储存单元21还包括能量储存单元控制器，该能量储存单元控制器与超级电容或电池连接，并且与控制***3存在硬线和通讯连接，实现电能的管理，并根据控制***3的指令完成充电和放电工作。
在一些实施例中，能量储存单元21还包括放电装置，用于检修维护时将能量储存单元21的电能释放至安全水平。
在一些实施例中，变流单元还包括变流单元控制器，用于执行变流器算法，变流单元控制器与控制***3存在硬线和通讯连接，变流单元控制器根据控制***3的指令进行工作。
在一些实施例中，控制***3包括控制单元，用于区间变电所的逻辑控制并控制配线***1内开关器件的本地和遥控操作，以控制区间变电所的投退。
在一些实施例中，控制***3还包括对时单元，对时单元可识别当前时间，以根据当前时间的供电需求匹配区间变电所的相应工作模式。
在一些实施例中，控制***3内设置有电动隔离开关和电流分断能力开关。
进一步地，控制***3还设置有通讯接口，用于与信号***4进行信息交互，从而实现远程遥控功能。
在一些实施例中，信号***4与控制***3之间采用MODBUS-RTU协议通讯。
在一些实施例中，针对可铺设线缆的场合，信号***4内配置有光纤接口以及调制解调器，信号***4通过光纤接口以光纤方式与外部轨道线路的远程遥控***互通。
在一些实施例中，针对不方便铺设线缆的场合，信号***4内配置有无线通信模块，信号***4通过无线通信模块以无线方式与外部轨道线路的远程遥控***互通。本领域技术人员可根据实际需要选择相应的无线通信模块，例如，可采用4G模块进行无线通信。
在一些实施例中，配线***1包括：馈线柜11，用于将区间变电所的正极接入电网的正极；以及负极柜12，用于将区间变电所的负极接入电网的负极。该区间变电所通过配线***1直接接入供电区间的供电线路上，接口简单，施工方便，可直接安装于户外。
具体地，馈线柜11通过敷设线缆的方式接入供电区间的供电接触网或供电轨上；负极柜12通过敷设线缆的方式接入供电区间的供电线路的回流轨上。
在一些实施例中，每套区间变电所设置有两台馈线柜11，两台馈线柜11分别接入上行轨道和下行轨道的接触网或供电轨上，以实现上行线路和下行线路的单独供电，使得该区间变电所具有双线路供电和单线路工作模式，可实现在上行线路故障时，向非故障的下行线路单独供电，反之亦然。
馈线柜11内还设置有高速断路器及其综合保护装置，以及避雷器，从而实现快速短路保护、雷击保护功能。
负极柜12内还设置有电动隔离开关和框架保护装置，当出现接地故障时，框架保护装置可切断区间变电所与箱变地之间的电气连接。
在一些实施例中，除上述各***外，该区间变电所还集成有空调冷却***、乙腈检测***和消防***。
轨道交通线路实际运营时，大多数情况下只有上下班早高峰或特殊时间段才会在该供电区间内出现多辆列车牵引的情况，此时易出现电网电压跌落严重的情况；而在其余时间段内可能仅有一辆列车或无列车运行，此时供电区间不需要进行大功率支撑。针对实际运营时不同时间段内供电需求不同，本发明另一示意性实施例提出一种轨道交通供电区间稳压控制方法，在供电区间内安装有如上任一实施例的区间变电所。该轨道交通供电区间稳压控制方法包括：
运营图识别步骤：离线识别运营图，根据运营图分析供电区间内的行车数量及对应时间段；
工作模式设定步骤：根据行车数量的不同，设定区间变电所的工作模式，并根据行车数量将对应时间段与工作模式进行匹配；
稳压控制步骤：区间变电所在当前时间段内根据匹配的工作模式进行充放电工作。
上述示意性实施例所提供的轨道交通供电区间稳压控制方法，通过提前识别运营图中不同时间段内的行车数量，并将区间变电所的工作模式根据不同行车数量进行设定，根据当前时间段的实际用电需求匹配相应的区间变电所的工作模式，调整供电方案，使其与实际需求匹配，从而区间变电所的作用被充分挖掘，合理利用电能，实现最佳效益，具有重要的社会和经济效益。
在一些实施例中，根据行车数量的不同将对应时间段划分为：
(1)多车运行时间段：在该时间段内供电区间内的行车数量为2列以上；
(2)单车运行时间段：在该时间段内供电区间内的行车数量为1列；
(3)无车运行时间段：在该时间段内供电区间内的行车数量为0列。
以上时间段的划分根据运营图进行统计分析得出，更加贴近实际运营情况。
在一些实施例中，区间变电所的工作模式根据行车数量的不同分为以下三种：
(1)稳压模式：对应供电区间内行车数量为2列以上的情况，并被配置为：当电网电压≥支撑目标电压时，区间变电所进行充电；当电网电压＜安全供电电压的下限时，区间变电所进行放电；
(2)稳压/节能模式：对应供电区间内行车数量为1列的情况，并根据单车行驶所需能量设定最低荷电阀值SOCmin；当区间变电所的SOC≥SOCmin时，被配置为：当电网电压≥母线空载电压+100V时，区间变电所进行充电，当电网电压≤母线空载电压-100V时，区间变电所进行放电；当区间变电所的SOC＜SOCmin时，被配置为：当电网电压≥支撑目标电压时，区间变电所进行充电；当电网电压＜安全供电电压的下限时，区间变电所进行放电；以及
(3)节能模式：对应供电区间内行车数量为0列的情况，并被配置为：当电网电压≥母线空载电压+100V时，区间变电所进行充电；当电网电压≤母线空载电压-50V时，区间变电所进行放电。
上述实施例根据行车数量对供电需求的不同，提供了区间变电所的三种工作模式，并分别对三种工作模式下区间变电所的充放电阀值进行了设定，使得每种工作模式下，该区间变电所均可匹配相应工况的供电需求进行充放电工作，保障在上述三种工作模式下分别实现能量优先、能量/功率兼顾、功率优先的功能，使得不同工况下该区间变电所的利用效益最大化。
其中，在稳压/节能模式下，区间变电所处于半功率状态或闲置状态。
针对上述三种工作模式，将各时间段与该区间变电所的工作模式进行匹配，具体地：
在多车运行时间段内，区间变电所的工作模式设定为稳压模式；
在单车运行时间段内，区间变电所的工作模式设定为稳压/节能模式；
在无车运行时间段内，区间变电所的工作模式设定为节能模式。
在一些实施例中，区间变电所在稳压模式下的SOC工作区间为0.25-1；在稳压/节能模式下的SOC工作区间为0.25-1；在节能模式下的SOC工作区间为0.5-1或0.6-1。针对运营线路不同工况的特点，分别设定区间变电所的可用SOC工作范围，提高区间变电所的利用率。
在一些实施例中，上述最低荷电阀值SOCmin设定为0.8±0.1。该SOCmin根据本领域内的长期经验总结得出，SOC小于SOCmin的区间用于支撑单车行驶所需的功率能量，保证单车行驶下所需的能量；SOC大于SOCmin的区间可选择用于吸收本站及相邻区间车辆制动时产生的再生制动能量。
在一些实施例中，支撑目标电压为安全供电电压下限的1.1-1.2倍，将充电阀值设定在该值，可在保证电网电压安全性的前提下对区间变电所进行充电。
在一些实施例中，区间变电所在能量补充阶段：在稳压模式下，通过电网充电至SOC＝1而不考虑再生制动能量回收；在稳压/节能模式模式下，在不考虑再生制动能量回收的情况下充电至SOC＝SOCmin，SOC＞SOCmin的部分用于本站及相邻区间车辆再生制动能量的回收；在节能模式下，优先采用再生制动能量进行充电。
上述实施例根据不同模式的工作特点，对能量补充的方式进行了优化，例如在稳压/节能模式下，在保证SOCmin以下的电量的情况下，针对SOC＞SOCmin的部分可采用再生制动能量回收的方式进行补充，提高了能量的利用率，实现效益最大化。
在一些实施例中，在稳压控制步骤中，通过实时对时确定当前时间段，进而匹配相应的工作模式，以保证在离线状态下精确按照运营图统计的时间段进入相应的工作模式。
针对上述实施例所提供的轨道交通供电区间稳压控制方法，以下以地铁线路运营为例，进行说明：
以地铁线路为例，每年地铁线路更新运营图后，在颁布实施之前，程序开发人员识别运营图(一般为工作日、周末及节假日两种图)中区间变电所所在供电区间牵引车辆的数量及对应的时间段；
设定区间变电所的默认工作模式为稳压模式，因此，只需将单车运行时间段和无车运行时间段导入区间变电所中，具体地：将单车运行时间段导入区间变电所中并匹配工作模式为稳压/节能模式；将无车运行时间段导入区间变电所中并匹配工作模式为节能模式；
实际运营过程中，区间变电所根据当前时间段内所设定的工作模式进行工作。
通过对运营模式的细化分类，并对运营图中对应运营模式所处的时间段进行识别分类，根据不同工作模式下的工况特点，设定充放电的阀值以及补充能量的方式，在稳压/节能模式以及节能模式下，可回收本站列车制动以及相邻供电区间列车制动产生的再生制动能量，提高能量利用率并产生部分经济效益。以1.5MW区间变电所为例，使用本发明实施例所提供的控制方法，预计每套区间变电所可多回收40万kWh，产生经济效益约20万元。
最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.区间变电所，用于稳定轨道交通供电区间内电网电压，其特征在于，包括：
配线***，所述配线***用于将所述区间变电所接入所述电网；
储能***，所述储能***与所述配线***连接，所述储能***可储存并释放电能；
控制***，所述控制***与所述配线***和所述储能***连接，所述控制***可向所述储能***发送指令以控制所述储能***进行充电和放电；
信号***，所述信号***与所述控制***连接，用于所述区间变电所内部以及所述区间变电所与外部轨道线路的通信。
2.根据权利要求1所述的区间变电所，其特征在于，
所述储能***包括：
能量储存单元，用于存储和释放电能；
变流单元，所述变流单元与所述能量储存单元连接，所述变流单元包括一台或两台以上DC/DC变流器，用于为所述能量储存单元充放电。
3.根据权利要求1所述的区间变电所，其特征在于，
所述控制***包括控制单元，所述控制单元用于所述区间变电所的逻辑控制并控制所述配线***内开关器件的本地和遥控操作，以控制所述区间变电所的投退。
4.根据权利要求3所述的区间变电所，其特征在于，
所述控制***还包括对时单元，所述对时单元可识别当前时间，以根据当前时间的供电需求匹配所述区间变电所的相应工作模式。
5.根据权利要求1所述的区间变电所，其特征在于，
所述信号***内配置有光纤接口以及调制解调器，所述信号***通过所述光纤接口以光纤方式与外部轨道线路的远程遥控***互通；或，
所述信号***内配置有无线通信模块，所述信号***通过所述无线通信模块以无线方式与外部轨道线路的远程遥控***互通。
6.轨道交通供电区间稳压控制方法，用于稳定供电区间内电网的电压，其特征在于，在所述供电区间内安装如权利要求1-5任一项所述的区间变电所；所述方法包括：
运营图识别步骤：离线识别运营图，根据所述运营图分析所述供电区间内的行车数量及对应时间段；
工作模式设定步骤：根据所述行车数量的不同，设定所述区间变电所的工作模式，并根据所述行车数量将所述对应时间段与所述工作模式进行匹配；
稳压控制步骤：所述区间变电所在当前时间段内根据匹配的所述工作模式进行充放电工作。
7.根据权利要求6所述的轨道交通供电区间稳压控制方法，其特征在于，在所述运营图识别步骤中，根据所述行车数量的不同将所述对应时间段划分为：
多车运行时间段：在所述多车运行时间段内所述供电区间内的所述行车数量为2列以上；
单车运行时间段：在所述单车运行时间段内所述供电区间内的所述行车数量为1列；
无车运行时间段：在所述无车运行时间段内所述供电区间内的所述行车数量为0列。
8.根据权利要求7所述的轨道交通供电区间稳压控制方法，其特征在于，在所述工作模式设定步骤中，根据所述行车数量的不同，所述区间变电所的所述工作模式分为：
稳压模式：对应所述供电区间内所述行车数量为2列以上的情况，并被配置为：当电网电压≥支撑目标电压时，所述区间变电所进行充电；当电网电压＜安全供电电压的下限时，所述区间变电所进行放电；
稳压/节能模式：对应所述供电区间内所述行车数量为1列的情况，并根据单车行驶所需能量设定最低荷电阀值SOCmin；当所述区间变电所的SOC≥SOCmin时，被配置为：当电网电压≥母线空载电压+100V时，所述区间变电所进行充电，当电网电压≤母线空载电压-100V时，所述区间变电所进行放电；当所述区间变电所的SOC＜SOCmin时，被配置为：当电网电压≥支撑目标电压时，所述区间变电所进行充电；当电网电压＜安全供电电压的下限时，所述区间变电所进行放电；所述最低荷电阀值SOCmin设定为0.8±0.1；以及
节能模式：对应所述供电区间内所述行车数量为0列的情况，并被配置为：当电网电压≥母线空载电压+100V时，所述区间变电所进行充电；当电网电压≤母线空载电压-50V时，所述区间变电所进行放电；
在所述多车运行时间段内，所述区间变电所的工作模式设定为稳压模式；
在所述单车运行时间段内，所述区间变电所的工作模式设定为稳压/节能模式；
在所述无车运行时间段内，所述区间变电所的工作模式设定为节能模式。
9.根据权利要求8所述的轨道交通供电区间稳压控制方法，其特征在于，所述区间变电所在所述稳压模式下的SOC工作区间为0.25-1；在所述稳压/节能模式下的SOC工作区间为0.25-1；在所述节能模式下的SOC工作区间为0.5-1或0.6-1。
10.根据权利要求8所述的轨道交通供电区间稳压控制方法，其特征在于，所述区间变电所在能量补充阶段：
在稳压模式下，通过电网充电至SOC＝1而不考虑再生制动能量回收；
在稳压/节能模式模式下，在不考虑再生制动能量回收的情况下充电至SOC＝SOCmin，SOC＞SOCmin的部分用于本站及相邻区间车辆再生制动能量的回收；
在节能模式下，优先采用再生制动能量进行充电。
CN202110613277.1A 2021-06-02 2021-06-02 轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法 Active CN113315109B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110613277.1A CN113315109B (zh) 2021-06-02 2021-06-02 轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110613277.1A CN113315109B (zh) 2021-06-02 2021-06-02 轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113315109A true CN113315109A (zh) 2021-08-27
CN113315109B CN113315109B (zh) 2022-08-09

Family

ID=77377086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110613277.1A Active CN113315109B (zh) 2021-06-02 2021-06-02 轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113315109B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106809030A (zh) * 2016-09-21 2017-06-09 比亚迪股份有限公司 列车的制动回收***、用于列车调度的控制中心以及方法
WO2017185715A1 (zh) * 2016-04-28 2017-11-02 中车大连电力牵引研发中心有限公司 城市轨道交通牵引***
CN108448602A (zh) * 2018-03-30 2018-08-24 中车青岛四方车辆研究所有限公司 城市轨道交通再生制动能量节能***
CN110460077A (zh) * 2019-08-27 2019-11-15 西南交通大学 一种用于城轨牵引网的新能源供电***及控制方法
CN111244982A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 兰州交通大学 一种轨道交通地面式超级电容储能***容量配置方案
CN111660878A (zh) * 2020-06-12 2020-09-15 中车青岛四方车辆研究所有限公司 制动能量回收和应急牵引储能***、供电***及控制方法
CN111740438A (zh) * 2020-06-16 2020-10-02 同济大学 一种城轨交通再生制动能量管控***及其控制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017185715A1 (zh) * 2016-04-28 2017-11-02 中车大连电力牵引研发中心有限公司 城市轨道交通牵引***
CN106809030A (zh) * 2016-09-21 2017-06-09 比亚迪股份有限公司 列车的制动回收***、用于列车调度的控制中心以及方法
CN108448602A (zh) * 2018-03-30 2018-08-24 中车青岛四方车辆研究所有限公司 城市轨道交通再生制动能量节能***
CN111244982A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 兰州交通大学 一种轨道交通地面式超级电容储能***容量配置方案
CN110460077A (zh) * 2019-08-27 2019-11-15 西南交通大学 一种用于城轨牵引网的新能源供电***及控制方法
CN111660878A (zh) * 2020-06-12 2020-09-15 中车青岛四方车辆研究所有限公司 制动能量回收和应急牵引储能***、供电***及控制方法
CN111740438A (zh) * 2020-06-16 2020-10-02 同济大学 一种城轨交通再生制动能量管控***及其控制方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何治新: "城市轨道交通车辆再生制动能量的回收利用", 《城市轨道交通研究》 *
刘炜等: "直流牵引供电***地面储能装置建模与仿真分析", 《电工技术学报》 *
喻奇: "新型轨道交通再生制动能量吸收装置研究", 《城市轨道交通研究》 *
秦强强等: "基于列车运行状态的城轨地面混合储能装置分时段控制策略", 《电工技术学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113315109B (zh) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108162989B (zh) 一种城市轨道交通车辆用牵引辅助一体化车载储能***
CN202840641U (zh) 电动汽车充电设施
CN201312133Y (zh) 一种充电设备、储能装置及充电站
CN106253314A (zh) 通信基站磷酸铁锂电池梯次利用充放电***及控制方法
CN110654241A (zh) 优化的城市轨道列车能源互联***
CN111717052A (zh) 一种共母线多功能移动储能车及控制策略
CN102651554B (zh) 含储能的光伏***接入城轨牵引网的控制方法及装置
CN111016742B (zh) 基于混合储能的电气化铁路牵引供电***及方法
CN104319832A (zh) 一种用于超级电容储能式有轨电车的地面成套充电装置
Hayashiya et al. Comparative study of investment and efficiency to reduce energy consumption in traction power supply: A present situation of regenerative energy utilization by energy storage system
CN111740438B (zh) 一种城轨交通再生制动能量管控***
CN204145012U (zh) 一种用于超级电容储能式有轨电车的地面成套充电装置
CN211335659U (zh) 基于混合储能的电气化铁路牵引供电***
CN103023124A (zh) 一种光能与市电互补的太阳能基站供电***
Shen et al. Management and utilization of urban rail transit regenerative braking energy based on the bypass DC loop
CN212332418U (zh) 一种智慧能源站
CN113315109B (zh) 轨道交通区间变电所及供电区间稳压控制方法
CN205960753U (zh) 一种通信基站磷酸铁锂电池梯次利用充放电***
CN111746326A (zh) 一种智慧能源站
CN208819945U (zh) 一种有轨电车车载快速充电动力锂电池***
CN209467132U (zh) 储能装置及公务机车
CN116853005A (zh) 基于列车运行状态的城轨交通储能装置能量管理方法
CN209096531U (zh) 一种城市轨道交通牵引供电***
CN111775781A (zh) 一种基于牵引网的轨道交通供电***
CN214798216U (zh) 基于储能的箱式变电站

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant