WO2018086820A1 - Unterwerkseinrichtung, bahnstromversorgungsanlage und verfahren zum speisen von wenigstens einer einphasigen versorgungsleitung - Google Patents

Unterwerkseinrichtung, bahnstromversorgungsanlage und verfahren zum speisen von wenigstens einer einphasigen versorgungsleitung Download PDF

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WO2018086820A1
WO2018086820A1 PCT/EP2017/076196 EP2017076196W WO2018086820A1 WO 2018086820 A1 WO2018086820 A1 WO 2018086820A1 EP 2017076196 W EP2017076196 W EP 2017076196W WO 2018086820 A1 WO2018086820 A1 WO 2018086820A1
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phase
power supply
substation
transformer
designed
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PCT/EP2017/076196
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French (fr)
Inventor
Jörg LEHMPFUHL
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power

Definitions

  • the invention relates to a substation device for at least partially feeding at least one single-phase supply line, in particular a catenary of a route, at least one three-phase power supply network, with at least one transformer which is formed primärsei- term with at least two phases of the power supply network and the secondary side connectable to the supply line.
  • the invention relates to a traction power supply system for connection to a three-phase power supply ⁇ network, with at least one single-phase supply line, in particular a catenary of a route which has several separated by separation points food sections, and with several substations for at least partially feeding the single-phase supply line from the three-phase power supply network.
  • the invention also relates to a method for
  • Power supply network is transfor ⁇ mized in a single-phase voltage.
  • the disadvantages HA ben of increased wear of the main switch, a he ⁇ creased load on the main transformer of the vehicle, of the lower transformers, voltage dips in the railway network, particularly at the substation remote separating point, Switzerlandkrafteinbrü ⁇ che, load fluctuations in the single-phase supply line and in the three-phase power supply network and finally also increased installation and maintenance.
  • a multiple feeding a same feed section on two sides of the three-phase power supply network can be due to the in the three-phase network between such
  • the object is achieved according to the invention for the substation device mentioned at the outset in that the at least one transformer is designed to set a phase position of the secondary-side voltage.
  • the traction power supply system solves the problem mentioned in the introduction according to the invention in that at least one of the supply sections is connected to at least two sub-working devices, of which at least one is constructed according to the above ge ⁇ called embodiment of the invention.
  • the object of the method mentioned above is achieved according to the invention in that at least one of the feed sections is fed to at least two feed points and a phase position of the single-phase voltage is set for at least one of the two feed points.
  • the solution according to the invention has the advantage that in this way the feed sections can be fed from both sides and thus the distance between the lower work equipment can be increased.
  • the phasing of the secondary-side voltage can be set by the sub-station according to the invention means so that no or only very little from ⁇ DC currents between the substation facilities occur over the power line of the electric power system. Since the at least one transformer of the substation device according to the invention uses at least two phases of the power supply network, it is possible to change the phase position on the secondary side.
  • the substation devices are compared with the state of Replaced technology at every second point of a substation device according to the invention, which allows the adjustment of the phase position. Since the phase position thus at both
  • Feeding points can be set substantially the same, the separation points between the substation facilities can be omitted. So remains only directly at the substation a separation point.
  • a feed section can also be fed by more than two substation devices in order to further increase the distance between the separation points.
  • the substation devices between the separation points are also carried out according to the invention.
  • the inventive solution can for example be used for Au ⁇ totransformatorsysteme or booster transformer systems.
  • the transformer of the substation device according to the invention can be designed to set an amplitude of the secondary-side voltage. This has the advantage that to ⁇ the phase angle and amplitude is additionally adjusted. Adjusting the amplitude of the secondary-side voltage may be advantageous, for example, for reducing the reactive power. Furthermore, the transformer for adjusting the phase position and / or amplitude can be formed to a predefinable value or value range. Therefore, by the erfindungsge ⁇ Permitted sub-station device, a voltage having a predetermined phase angle and possibly the amplitudeIch- into a feed section are fed, which causes no or only small compensating currents and power flow in the supply line. Al ternatively ⁇ , with the aid of the invention, intentionally a phase and / or amplitude difference between the
  • Feeding points are generated in order to generate a targeted compensation over the overhead line. This can be used, for example, to defrost an icy overhead line.
  • the Transforma ⁇ tor may comprise at least one tap changer, by means of which the phase angle and / or amplitude of the secondary-side voltage is adjustable.
  • Transformers with tap changers are known per se and therefore available on the market.
  • the transformer for adjusting the phase position and / or the amplitude of the secondary-side voltage can be formed under load.
  • a continuous adjustment is possible, which is advantageous due to short reaction times.
  • the transformer may consist of several interconnected individual transformers. This is advantageous, for example, when retrofitting existing transformers.
  • the latter can have at least one measuring device which is designed to measure at least one parameter and to determine a suitable phase position for at least one feed section on the basis of the at least one parameter. This has the op ⁇ timale adjustment of the phase angle and possibly the amplitude of the driving line side open circuit voltage is continuously determined, and thereby can be adapted quickly to advantage.
  • the measuring device for measuring the phase angles and / or amplitudes may be formed at different points in the three-phase power supply network, in particular at the location of the substation devices .
  • This has the advantage that in the three-phase power supply network, the phase angles and / or amplitudes are particularly well read and independent of the load within the supply line.
  • the measuring device can be designed for time-synchronous measuring.
  • the measuring device can be designed to measure the phase angles and / or amplitudes in the region of at least some of the substation devices. At these points in the power supply network, the measurements can be carried out particularly well and a very good parameter can be determined as the default.
  • the measuring device can also be designed for measuring the voltages and currents in the supply line, in particular in the area of the substructure devices.
  • the determined values or value ranges of the phase position and / or amplitude are transmitted by the measuring device or even a higher-level control center to the individual lower-mounted devices.
  • the measuring device may also be designed to measure power flows between the three-phase power supply network and the single-phase supply line at the substation devices. Even so, a specification for adjusting the phase position and / or amplitude of the voltage for the supply line can be determined.
  • the same parts are designated by the same reference numerals.
  • Figure 1 is a schematic representation of a traction power supply system according to the prior art
  • Figure 2 is a schematic representation of a first
  • FIG. 3 is a schematic representation of another
  • railway power supply system 1 comprises a plurality of substations 2 and a supply ⁇ line 3 with several separated by separation points 4 food sections 5.
  • Each substation 2 is connected to a three-phase power supply network 6 and includes a transformer 7.
  • the primary side to the power grid 6 connected transformer 7 has secondary side two outlets, each with a Suiteab ⁇ section 5 of the supply line 3 is connected.
  • the supply line 3 here is a catenary for a route 8, on which a vehicle 9 moves.
  • the catenary can be a catenary and the vehicle 9 a rail vehicle. To power the vehicle 9 contacted this the supply line 3.
  • Each feed section 5 is connected to a substation device 2 in order to avoid compensating currents.
  • the supply line 3 is separated both between the feed points 10 of the same substation 2 and also the different substations 2.
  • the vehicle 9 Before passing over each separation point 4, the vehicle 9 must be switched off. Each shutdown can cause some wear on the vehicle, traction in the course of the drive and load fluctuations in both the supply line 3 and in the power grid 6.
  • a first embodiment of a traction power supply system 11 according to the invention will be explained with reference to FIG. Like parts will be described with the same reference numerals for the sake of simplicity.
  • the traction power supply system according to the invention 11 in the exemplary exporting ⁇ approximate shape in figure 2 differs from the known railway power-supply system 1 in particular by the appropriation of the invention substation facilities 12.
  • every second sub-station device 12 is constructed as according to the invention the substation device 12th
  • the sub-station device 12 of the invention has Wenig ⁇ least a transformer 13 which is formed in this beispielshaf- th embodiment of the invention for independently adjusting of phase positions and amplitudes of the secondary-side voltages.
  • the transformer 13 of the substation device 12 according to the invention can therefore also be referred to as a regulating transformer. Alternatively, in another embodiment of the invention, a transformer could be used which only adjusts the phase position.
  • the traction power supply system 11 according to the invention further comprises in the exemplary embodiment in Figure 2, at least one measuring device 14, which via signal lines 15 with the substation devices 12 and above Measuring lines 16 is connected to different points of the power supply network 6.
  • the measuring device 14 will be described in more detail below.
  • the substation devices 12 according to the invention in the exemplary embodiment in FIG. 2 each have outputs 17 at which secondary-side voltages for feeding into the supply line 3 at feed points 10 are provided. These two voltages at the outputs 17 can be adjusted independently of each other by the transformer 13. This is indicated in figure 2 in that the variable transformer 13 has two arrows on ⁇ . Alternatively, two separate variable Trans ⁇ transformers 13 may also be provided, each outputting a voltage.
  • the feed section 5a is fed by the substations 2a and 12a.
  • the substation 2a is implemented according to the prior art and the substation 12a according to the present invention.
  • the transformers 7, 13 of the two substation devices 2a, 12a are connected on the primary side respectively to the power supply network 6 and on the secondary side to the supply section 5a of the supply line 3. This will be described later in more detail with reference to FIGS. 5 to 8.
  • the substation device 2a according to the prior art feeds a current Ii into the feed section 5a of the supply line 3.
  • the substation device 12a On the other side of the feed section 5a, the substation device 12a according to the invention feeds a current I2 into the feed section 5a of the supply line 3.
  • equalizing currents represents the controllable Trans ⁇ formator 13 according to the invention, the phase position and possibly the amplitude of the secondary-side open-circuit voltage so that it corresponds to the phase position and the amplitude of the secondary-side ⁇ open circuit voltage of the transformer 7 unregelbaren the sub-station device 2a.
  • the measuring device 14 In order to determine values to which the controllable transformer 13 is to set the phase position and amplitude of the secondary-side voltage, the measuring device 14 in this exemplary embodiment measures the phase position and amplitude of the three-phase voltages in the power supply network 3 at the positions 18 of the various substations 2a, 12a. From the difference between the phase position and the amplitude of the position 18 of the substation 12a relative to the phase position and the amplitude at the position 18 of the substation 2a, the value is determined by which the phase position and the amplitude must be changed by the substation 12a.
  • the measurement of the phase angle and amplitude at ver ⁇ different positions 18 in the power grid 6 has the advantage that it is independent of loads in the supply line 3, for example by the vehicle 9. Al ternatively ⁇ need for a measurement on the side of the power supply line 3, the load-dependent voltage change are compensated by measuring the current.
  • the traction power supply system 11 in Figure 3 differs from the embodiment in Figure 2 in that in
  • Feeding section 5a between the separation points 4 more substation devices 19 according to the invention are arranged.
  • the substructures 19 are different from the subcontractors Factory equipment 12, 12a in that they provide only a secondary-side voltage at only one output 17.
  • the controllable transformers 20 it is also possible to set only this one voltage in phase position and amplitude. Accordingly, only one arrow is shown in the controllable transformers 20 in FIG.
  • the embodiment in Figure 3 has the advantage that a distance 21 between the
  • Separation points 4 of a feed section 5a relative to the ⁇ guide form in Figure 2 is increased.
  • controllable transformers 13 of the substation devices 12, 12a, 19 are described below with reference to FIGS. 4 to 8.
  • the transformers 7, 13 are each arranged in a V-circuit.
  • Underpinning devices 2 are the same in all embodiments of Figures 4 to 6.
  • the transformers 7 are each connected to the power supply network 6.
  • they are each connected to at least one feed section 5 and the ground potential 24.
  • the variable transformer 13 in Figure 4 is connected at its primary side 22 respectively to the three phases of the 25 Stromversor ⁇ supply network. 6
  • this has a plurality of tap changer 26, based on the switching position, the phase position and the amplitude amplitude of the secondary-side voltage is adjustable.
  • Embodiment in Figure 4 shows a on the side of the supply line 3 double-sided feeding the feed sections 5 and 5a.
  • Figure 5 shows an embodiment with a controllable
  • Transformer 13 which represents a retrofit option for existing transformers 7 from the prior art.
  • For the controllable transformer 13 is a first Single transformer 27 and a second controllable Einzeltransforma ⁇ gate 28 composed.
  • FIG. 6 shows two controllable transformers 13 with central feed. These transformers 13 only provide a secondary-side voltage, as in the embodiment in FIG. 3.
  • FIGS. 7 and 8 respectively show embodiments with a yd circuit of the transformers.
  • FIG. 7 shows a double-sided feed and
  • FIG. 8 shows a central feed with only one secondary-side voltage.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Unterwerkseinrichtung (12, 12a, 19) zum zumindest abschnittsweisen Speisen wenigstens einer einphasigen Versorgungsleitung (3), insbesondere einer Fahrleitung einer Fahrstrecke (8), aus wenigstens einem dreiphasigen Stromversorgungsnetz (6), mit wenigstens einem Transformator (13), der primärseitig mit wenigstens zwei Phasen (25) des Stromversorgungsnetzes (6) und sekundärseitig mit der Versorgungsleitung (3) verbindbar ausgebildet ist. Um bekannte Bahnstromversorgungsanlagen zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der wenigstens eine Transformator (13) zum Einstellen einer Phasenlage wenigstens einer sekundärseitigen Spannung ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bahnstromversorgungsanlage und ein Verfahren zum Speisen von wenigstens einer einphasigen Versorgungsleitung (3).

Description

Beschreibung
Unterwerkseinrichtung, Bahnstromversorgungsanlage und Verfah¬ ren zum Speisen von wenigstens einer einphasigen Versorgungs- leitung
Die Erfindung betrifft eine Unterwerkseinrichtung zum zumindest abschnittsweisen Speisen wenigstens einer einphasigen Versorgungsleitung, insbesondere einer Fahrleitung einer Fahrstrecke, aus wenigstens einem dreiphasigen Stromversorgungsnetz, mit wenigstens einem Transformator, der primärsei- tig mit wenigstens zwei Phasen des Stromversorgungsnetzes und sekundärseitig mit der Versorgungsleitung verbindbar ausgebildet ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Bahnstromversorgungsanlage zum Anschließen an ein dreiphasiges Stromversorgungs¬ netz, mit wenigstens einer einphasigen Versorgungsleitung, insbesondere einer Fahrleitung einer Fahrstrecke, die mehrere durch Trennstellen voneinander getrennte Speiseabschnitte aufweist, und mit mehreren Unterwerkseinrichtungen zum zumindest abschnittsweisen Speisen der einphasigen Versorgungsleitung aus dem dreiphasigen Stromversorgungsnetz. Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zum
Speisen von wenigstens einer einphasigen Versorgungsleitung, insbesondere einer Fahrleitung einer Fahrstrecke, die mehrere durch Trennstellen voneinander getrennte Speiseabschnitte aufweist, aus wenigstens einem dreiphasigen Stromversorgungs- netz, bei dem die Spannung aus wenigstens zwei Phasen des
Stromversorgungsnetzes in eine einphasige Spannung transfor¬ miert wird.
Bei bekannten einphasigen Bahnstromversorgungsanlagen, welche direkt aus dem dreiphasigen Stromversorgungsnetz gespeist werden, werden die einzelnen Speiseabschnitte längs der Fahrstrecke üblicherweise abwechselnd aus unterschiedlichen Pha¬ sen des Stromversorgungsnetzes gespeist. Dies hat den Vor- teil, dass eine relativ symmetrische Belastung des dreiphasi¬ gen Stromversorgungsnetzes erreicht wird. Eine möglichst sym¬ metrische Belastung des Stromversorgungsnetzes ist von den Stromversorgungsunternehmen üblicherweise gewünscht, da eine unsymmetrische Belastung nicht zu akzeptierende Nachteile zur Folge hätte. Durch die Speisung aus den unterschiedlichen Phasen müssen in der Fahrleitung in gewissen Abständen Trennstellen vorgesehen werden, an denen die Speiseabschnitte elektrisch voneinander getrennt sind. Beim Überfahren dieser Trennstellen müssen die die Fahrstrecke befahrenden Fahrzeuge, wie beispielsweise elektrische Schienenfahrzeuge, kurz¬ zeitig abgeschaltet werden. Dies wird üblicherweise durch ein Öffnen des Hauptschalters des Fahrzeugs erreicht. Dieses Aus¬ schalten des Fahrzeugs kann beispielsweise die Nachteile ha- ben eines erhöhten Verschleißes des Hauptschalters, eine er¬ höhte Belastung des Haupttransformators des Fahrzeugs, des Unterwerkstrafos, von Spannungseinbrüchen im Bahnnetz, insbesondere an der unterwerksfernen Trennstelle, Zugkrafteinbrü¬ che, Lastschwankungen in der einphasigen Versorgungsleitung und in dem dreiphasigen Stromversorgungsnetz und schließlich auch einen erhöhten Installations- und Wartungsaufwand.
Ein mehrfaches Einspeisen eines gleichen Speiseabschnitts an zwei Seiten aus dem dreiphasigen Stromversorgungsnetz kann aufgrund der im Drehstromnetz zwischen solchen
Einspeisepunkten vorhandenen Phasen- und Amplitudendifferenzen zu erheblichen Ausgleichströmen über die Versorgungsleitung führen. Diese Ausgleichsströme können die
Einspeisetransformatoren und die Oberleitungsanlage zusätz- lieh belasten. Weiterhin führen sie auch im Stromversorgungsnetz zu einer stärkeren unsymmetrischen Belastung und zu einer unsymmetrischen Impedanz. Daher speisen die eingangs genannten bekannten Bahnstromversorgungsanlagen - also AC- Bahnstromsysteme, welche direkt (über Transformatoren) aus dem dreiphasigen Landesnetz versorgt werden, nur einseitig bzw. punktuell. Allerdings sind dadurch lediglich geringe Ab¬ stände zwischen den Unterwerkseinrichtungen realisierbar, was zu höheren Kosten führt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Einrichtungen und Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit denen ein größerer Abstand der Unterwerkseinrichtungen reali- sierbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für die eingangs genannte Unterwerkseinrichtung dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Transformator zum Einstellen einer Phasenlage der sekun- därseitigen Spannung ausgebildet ist.
Die eingangs genannte Bahnstromversorgungsanlage löst die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass wenigstens einer der Speiseabschnitte mit wenigstens zwei Unterwerkseinrichtungen verbunden ist, von denen wenigstens eine gemäß der oben ge¬ nannten erfindungsgemäßen Ausführung ausgebildet ist.
Schließlich wird die Aufgabe von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß so gelöst, dass wenigstens einer der Speiseabschnitte an wenigstens zwei Einspeisestellen gespeist und eine Phasenlage der einphasigen Spannung zumindest für eine der zwei Einspeisestellen eingestellt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass dadurch die Speiseabschnitte von beiden Seiten gespeist werden können und so der Abstand zwischen den Unterwerkseinrichtungen vergrößert werden kann. Die Phasenlage der sekundärseitigen Spannung kann durch die erfindungsgemäße Unterwerkseinrichtung so eingestellt werden, dass keine oder nur sehr geringe Aus¬ gleichsströme zwischen den Unterwerkseinrichtungen über die Versorgungsleitung der Bahnstromversorgungsanlage auftreten. Da der wenigstens eine Transformator der erfindungsgemäßen Unterwerkseinrichtung mindestens zwei Phasen des Stromversor- gungsnetzes nutzt, ist es möglich, die Phasenlage sekundär- seitig zu verändern. In einer beispielhaften einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bahnstromversorgungsanlage werden die Unterwerkseinrichtungen gegenüber dem Stand der Technik an jeder zweiten Stelle von einer erfindungsgemäßen Unterwerkseinrichtung ersetzt, die die Einstellung der Phasenlage ermöglicht. Da die Phasenlage somit an beiden
Einspeisestellen im Wesentlichen gleich eingestellt werden kann, können die Trennstellen zwischen den Unterwerkseinrichtungen entfallen. So verbleibt lediglich direkt an der Unterwerkseinrichtung eine Trennstelle. Durch die entsprechende Einstellung der Phasenlage der sekundärseitigen Spannung durch die erfindungsgemäße Unterwerkseinrichtung werden die Unterschiede der Drehstromspannungen an den als
Einspeisepunkte bezeichneten Standorten der Unterwerkseinrichtungen ausgeglichen. Dadurch sind die Bahnspannungen an beiden Einspeisestellen im Leerlauf in ihrer Phasenlage identisch, wodurch die Trennstelle zwischen den Einspeisestellen entfallen kann. Es tritt trotzdem keinen bzw. nur einen minimalen Leistungsfluss zwischen den beiden Unterwerkseinrichtungen auf, die einen gemeinsamen Speiseabschnitt versorgen. Außerdem ergibt sich dadurch eine automatische Lastaufteilung zwischen den Einspeisestellen gemäß der Position der Lasten.
Selbstverständlich kann ein Speiseabschnitt auch durch mehr als zwei Unterwerkseinrichtungen gespeist werden, um den Abstand zwischen den Trennstellen weiter zu vergrößern. Dabei sind die Unterwerkseinrichtungen zwischen den Trennstellen ebenfalls nach der Erfindung ausgeführt.
Die erfindungsgemäße Lösung kann beispielsweise auch für Au¬ totransformatorsysteme oder Boostertrafosysteme eingesetzt werden .
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausge¬ staltungen weiter entwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind. So kann der Transformator der erfindungsgemäßen Unterwerkseinrichtung zum Einstellen einer Amplitude der sekundärseitigen Spannung ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass zu¬ sätzlich zur Phasenlage auch die Amplitude einstellbar ist. Das Einstellen der Amplitude der sekundärseitigen Spannung kann beispielsweise für das Reduzieren der Blindleistung vorteilhaft sein. Ferner kann der Transformator zum Einstellen der Phasenlage und/oder Amplitude auf einen vorgebbaren Wert oder Wertebereich ausgebildet sein. Dadurch kann durch die erfindungsge¬ mäße Unterwerkseinrichtung eine Spannung mit vorgegebener Phasenlage und ggf. Amplitude in einen Speiseabschnitt einge- speist werden, der keine oder nur geringe Ausgleichsströme und Leistungsfluss in der Versorgungsleitung hervorruft. Al¬ ternativ kann mit Hilfe der Erfindung auch absichtlich eine Phasen- und/oder Amplitudendifferenz zwischen den
Einspeisestellen erzeugt werden, um somit gezielt einen Aus- gleichsstrom über die Fahrleitung zu erzeugen. Dies kann beispielsweise zum Abtauen einer vereisten Oberleitung verwendet werden .
Um die Einstellbarkeit der Phasenlage und/oder Amplitude auf besonders einfache Weise zu realisieren, kann der Transforma¬ tor wenigstens einen Stufenschalter aufweisen, mittels dem die Phasenlage und/oder Amplitude der sekundärseitigen Spannung einstellbar ist. Transformatoren mit Stufenschaltern sind an sich bekannt und daher am Markt verfügbar.
Um die Phasenlage und /oder Amplitude jederzeit einstellen zu können, kann der Transformator zum Einstellen der Phasenlage und/oder der Amplitude der sekundärseitigen Spannung unter Last ausgebildet sein. So ist auch ein zeitlich kontinuierli- ches Einstellen möglich, das durch kurze Reaktionszeiten vorteilhaft ist.
Um die erfindungsgemäße Unterwerkseinrichtung konstruktiv einfach und flexibel auszuführen, kann der Transformator aus mehreren zusammengeschalteten Einzeltransformatoren bestehen. Dies ist beispielsweise bei der Nachrüstung von vorhandenen Transformatoren vorteilhaft. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bahnstromversorgungsanlage kann diese wenigstens eine Mess¬ einrichtung aufweisen, die zum Messen von wenigstens einem Parameter und zum Ermitteln einer geeigneten Phasenlage für wenigstens einen Speiseabschnitt anhand des wenigstens einen Paramters ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die op¬ timale Einstellung der Phasenlage und ggf. der Amplitude der fahrleitungsseitigen LeerlaufSpannung kontinuierlich bestimmt wird und dadurch schnell angepasst werden kann. Ferner kann die Messeinrichtung zum Messen der Phasenlagen und/oder Amplituden an verschiedenen Stellen im dreiphasigen Stromversorgungsnetz, insbesondere jeweils am Standort der Unterwerks¬ einrichtungen, ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass im dreiphasigen Stromversorgungsnetz die Phasenlagen und/oder Amplituden besonders gut und unabhängig von der Belastung innerhalb der Versorgungsleitung ablesbar sind. Die Messeinrichtung kann zum zeitsynchronen Messen ausgebildet sein. Schließlich kann die Messeinrichtung zum Messen der Phasenlagen und/oder Amplituden im Bereich von zumindest einigen der Unterwerkseinrichtungen ausgebildet sein. An diesen Stellen im Stromversorgungsnetz lassen sich die Messungen besonders gut durchführen und es lässt sich ein sehr guter Parameter als Vorgabe ermitteln. Alternativ kann die Messeinrichtung auch zum Messen der Spannungen und Ströme in der Versorgungs- leitung, insbesondere im Bereich der Unterwerkseinrichtungen, ausgebildet sein. Die bestimmten Werte oder Wertebereiche der Phasenlage und/oder Amplitude werden von der Messeinrichtung oder auch einer übergeordneten Zentrale an die einzelnen Unterwerkseinrichtungen übertragen .
Alternativ kann die Messeinrichtung auch zum Messen von Leistungsflüssen zwischen dem dreiphasigen Stromversorgungsnetz und der einphasigen Versorgungsleitung an den Unterwerkseinrichtungen ausgebildet sein. Auch so kann eine Vorgabe für das Einstellen der Phasenlage und/oder Amplitude der Spannung für die Versorgungsleitung bestimmt werden. Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Auch in unterschiedlichen Ausführungsformen sind darin gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet .
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Bahnstromversorgungsanlage nach dem Stand der Technik;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bahnstromversorgungsanlage ; Figur 3 eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bahnstromversorgungsanlage ;
Figur 4 bis schematische Darstellungen von verschiedenen
Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Unterwerkseinrichtungen in einer der Bahnstromversorgungsanlagen gemäß Figur 2 oder 3.
Zunächst wird mit Bezug auf Figur 1 eine Bahnstromversor- gungsanlage 1 gemäß dem Stand der Technik beschrieben. Die
Bahnstromversorgungsanlage 1 gemäß dem Stand der Technik um- fasst mehrere Unterwerkseinrichtungen 2 und eine Versorgungs¬ leitung 3 mit mehreren durch Trennstellen 4 voneinander getrennte Speiseabschnitte 5. Jede Unterwerkseinrichtung 2 ist mit einem dreiphasigen Stromversorgungsnetz 6 verbunden und umfasst einen Transformator 7. Der primärseitig an das Stromversorgungsnetz 6 angeschlossene Transformator 7 weist sekun- därseitig zwei Abgänge auf, die jeweils mit einem Speiseab¬ schnitt 5 der Versorgungsleitung 3 verbunden ist. Die Versor- gungsleitung 3 ist hier eine Fahrleitung für eine Fahrstrecke 8, auf der sich ein Fahrzeug 9 bewegt. Die Fahrleitung kann eine Oberleitung und das Fahrzeug 9 ein Schienenfahrzeug sein. Zur Stromversorgung des Fahrzeugs 9 kontaktiert dieses die Versorgungsleitung 3. Jeder Speiseabschnitt 5 ist, um Ausgleichsströme zu vermeiden, lediglich mit einer Unterwerkseinrichtung 2 verbunden. Dafür ist die Versorgungsleitung 3 sowohl zwischen den Einspeisepunkten 10 der gleichen Unterwerkseinrichtung 2 und auch der unterschiedlichen Unterwerkseinrichtungen 2 jeweils getrennt. Vor einem Überfahren jeder Trennstelle 4 muss das Fahrzeug 9 abgeschaltet werden. Jedes Abschalten kann einen gewissen Verschleiß am Fahrzeug, Zugkrafteinbruch im Fahrverlauf sowie Lastschwankungen sowohl in der Versorgungsleitung 3 als auch im Stromversorgungsnetz 6 verursachen.
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bahnstromversorgungsanlage 11 mit Bezug auf Fi- gur 2 erläutert. Gleiche Teile werden der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen beschrieben. Die erfindungsgemäße Bahnstromversorgungsanlage 11 in der beispielhaften Ausfüh¬ rungsform in Figur 2 unterscheidet sich von der bekannten Bahnstromversorgungsanlage 1 insbesondere durch die Verwen- dung von erfindungsgemäßen Unterwerkseinrichtungen 12. Bei der Ausführungsform in Figur 2 ist jede zweite Unterwerkseinrichtung 12 als erfindungsgemäße Unterwerkseinrichtung 12 ausgebildet . Die erfindungsgemäße Unterwerkseinrichtung 12 weist wenigs¬ tens einen Transformator 13 auf, der in dieser beispielshaf- ten Ausführungsform der Erfindung zum unabhängigen Einstellen von Phasenlagen und Amplituden der sekundärseitigen Spannungen ausgebildet ist. Der Transformator 13 der erfindungsgemä- ßen Unterwerkseinrichtung 12 kann daher auch als Regeltransformator bezeichnet werden. Alternativ könnte in einer anderen Ausführung der Erfindung auch ein Transformator verwendet werden, der nur die Phasenlage einstellt. Die erfindungsgemäße Bahnstromversorgungsanlage 11 weist in der beispielhaften Ausführung in Figur 2 weiterhin wenigstens eine Messeinrichtung 14 auf, die über Signalleitungen 15 mit den erfindungsgemäßen Unterwerkseinrichtungen 12 und über Messleitungen 16 mit verschiedenen Stellen des Stromversorgungsnetzes 6 verbunden ist. Die Messeinrichtung 14 wird im Folgenden noch genauer beschrieben. Die erfindungsgemäßen Unterwerkseinrichtungen 12 in der beispielhaften Ausführungsform in Figur 2 weisen jeweils Ausgänge 17 auf, an denen sekundärseitige Spannungen zur Einspei- sung in die Versorgungsleitung 3 an Einspeisestellen 10 bereitgestellt werden. Diese beiden Spannungen an den Ausgängen 17 können durch den Transformator 13 unabhängig voneinander eingestellt werden. Dies ist in Figur 2 dadurch gekennzeichnet, dass der regelbare Transformator 13 zwei Pfeile auf¬ weist. Alternativ könnten auch zwei separate regelbare Trans¬ formatoren 13 bereitgestellt werden, die jeweils eine Span- nung ausgeben.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bahnstromversorgungsanlage 11 wird im Folgenden beispielhaft anhand der Ein- speisung in den Speiseabschnitt 5a beschrieben, in dem sich in Figur 2 das Fahrzeug 9 befindet.
Der Speiseabschnitt 5a wird durch die Unterwerkseinrichtungen 2a und 12a gespeist. Die Unterwerkseinrichtung 2a ist gemäß dem Stand der Technik und die Unterwerkseinrichtung 12a gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt. Die Transformatoren 7, 13 der beiden Unterwerkseinrichtungen 2a, 12a sind primärsei- tig jeweils mit dem Stromversorgungsnetz 6 und sekundärseitig mit dem Speiseabschnitt 5a der Versorgungsleitung 3 verbunden. Dies wird später noch genauer mit Bezug auf die Figuren 5 bis 8 beschrieben. Die Unterwerkseinrichtung 2a gemäß dem Stand der Technik speist einen Strom Ii in den Speiseabschnitt 5a der Versorgungsleitung 3 ein.
Auf der anderen Seite des Speiseabschnitts 5a speist die er- findungsgemäße Unterwerkseinrichtung 12a einen Strom I2 in den Speiseabschnitt 5a der Versorgungsleitung 3 ein. Damit keine Ausgleichsströme entstehen, stellt der regelbare Trans¬ formator 13 erfindungsgemäß die Phasenlage und gegebenenfalls auch die Amplitude der sekundärseitigen LeerlaufSpannung so ein, dass sie der Phasenlage und der Amplitude der sekundär¬ seitigen LeerlaufSpannung des unregelbaren Transformators 7 der Unterwerkseinrichtung 2a entspricht. Durch das erfin- dungsgemäße Einspeisen von Spannungen mit gleicher Phasenlage und gleicher Amplitude in den gleichen Speiseabschnitt 5a werden unerwünschte Ausgleichsströme vermieden.
Um Werte zu ermitteln, auf die der regelbare Transformator 13 die Phasenlage und Amplitude der sekundärseitigen Spannung einstellen soll, misst die Messeinrichtung 14 in dieser beispielhaften Ausführung die Phasenlage und Amplitude der Drehstromspannungen im Stromversorgungsnetz 3 an den Positionen 18 der verschiedenen Unterwerkseinrichtungen 2a, 12a. Aus dem Unterschied zwischen der Phasenlage und der Amplitude von der Position 18 der Unterwerkseinrichtung 12a relativ zur Phasenlage und der Amplitude an der Position 18 der Unterwerkseinrichtung 2a wird der Wert bestimmt, um dem die Phasenlage und die Amplitude durch die Unterwerkseinrichtung 12a verändert werden muss. Das Messen der Phasenlage und Amplitude an ver¬ schiedenen Positionen 18 im Stromversorgungsnetz 6 hat den Vorteil, dass diese unabhängig von Belastungen in der Versorgungsleitung 3 beispielsweise durch das Fahrzeug 9 ist. Al¬ ternativ muss bei einer Messung auf Seiten der Versorgungs- leitung 3 die lastbedingte Spannungsänderung durch Messung des Stromes kompensiert werden.
Im Folgenden wird eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bahnstromversorgungsanlage 11 mit Bezug auf Figur 3 beschrieben. Der Einfachheit halber wird lediglich auf die Unterschiede zu der Ausführungsform in Figur 2 einge¬ gangen .
Die Bahnstromversorgungsanlage 11 in Figur 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform in Figur 2 dadurch, dass im
Speiseabschnitt 5a zwischen den Trennstellen 4 weitere erfindungsgemäße Unterwerkseinrichtungen 19 angeordnet sind. Die Unterwerkseinrichtungen 19 unterscheiden sich von den Unter- Werkseinrichtungen 12, 12a dadurch, dass sie lediglich eine sekundärseitige Spannung an nur einem Ausgang 17 bereitstellen. Somit ist bei den regelbaren Transformatoren 20 auch nur diese eine Spannung in Phasenlage und Amplitude einstellbar. Entsprechend ist bei den regelbaren Transformatoren 20 in Figur 3 nur ein Pfeil eingezeichnet. Die Ausführungsform in Figur 3 hat den Vorteil, dass ein Abstand 21 zwischen den
Trennstellen 4 eines Speiseabschnitts 5a gegenüber der Aus¬ führungsform in Figur 2 vergrößert ist.
Im Folgenden werden verschiedene mögliche Realisierungskonzepte für regelbare Transformatoren 13 der erfindungsgemäßen Unterwerkseinrichtungen 12, 12a, 19 mit Bezug auf die Figuren 4 bis 8 beschrieben.
In den Ausführungsformen der Figuren 4 bis 6 sind die Transformatoren 7, 13 jeweils in V-Schaltung angeordnet. Die
Unterwerkseinrichtungen 2 gemäß dem Stand der Technik sind in allen Ausführungsformen der Figuren 4 bis 6 gleich. An der Primärseite 22 sind die Transformatoren 7 jeweils mit dem Stromversorgungsnetz 6 verbunden. An der Sekundärseite 23 sind sie jeweils mit wenigstens einem Speiseabschnitt 5 und dem Erdpotential 24 verbunden. Der regelbare Transformator 13 in Figur 4 ist an seiner Primärseite 22 jeweils mit den drei Phasen 25 des Stromversor¬ gungsnetzes 6 verbunden. An der Sekundärseite 23 des regelba¬ ren Transformators 13 weist dieser mehrere Stufenschalter 26 auf, anhand deren Schaltstellung die Phasenlage und die Amp- litude der sekundärseitigen Spannung einstellbar ist. Die
Ausführungsform in Figur 4 zeigt dabei eine auf der Seite der Versorgungsleitung 3 doppelseitige Speisung der Speiseabschnitte 5 und 5a. Figur 5 zeigt eine Ausführungsform mit einem regelbaren
Transformator 13, der eine Nachrüstmöglichkeit für bestehende Transformatoren 7 aus dem Stand der Technik darstellt. Dafür wird der regelbare Transformator 13 aus einem ersten Einzeltrafo 27 und einem zweiten regelbaren Einzeltransforma¬ tor 28 zusammengesetzt.
Die Ausführungsform in Figur 6 zeigt zwei regelbare Transfor- matoren 13 mit Mitteleinspeisung. Diese Transformatoren 13 liefern lediglich eine sekundärseitige Spannung, wie bei der Ausführungsform in Figur 3.
Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils Ausführungsformen mit ei- ner yd-Schaltung der Transformatoren. Figur 7 zeigt eine doppelseitige Speisung und Figur 8 eine Mitteleinspeisung mit nur einer sekundärseitigen Spannung.

Claims

Patentansprüche
1. Unterwerkseinrichtung (12, 12a, 19) zum zumindest abschnittsweisen Speisen wenigstens einer einphasigen Versor- gungsleitung (3) , insbesondere einer Fahrleitung einer Fahrstrecke, aus wenigstens einem dreiphasigen Stromversorgungs¬ netz ( 6) ,
mit wenigstens einem Transformator (13), der primärseitig mit wenigstens zwei Phasen des Stromversorgungsnetzes (6) und se- kundärseitig mit der Versorgungsleitung (3) verbindbar ausgebildet ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der wenigstens eine Transformator (13) zum Einstellen einer Phasenlage wenigstens einer sekundärseitigen Spannung ausge- bildet ist.
2. Unterwerkseinrichtung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Transformator zum Einstellen einer Amplitude der sekun- därseitigen Spannung ausgebildet ist.
3. Unterwerkseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Transformator zum Einstellen der Phasenlage und/oder Amp- litude auf einen vorgebbaren Wert oder Wertebereich ausgebildet ist.
4. Unterwerkseinrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Transformator wenigstens einen Stufenschalter aufweist, mittels dem die Phasenlage und/oder Amplitude der sekundär¬ seitigen Spannung einstellbar ist.
5. Unterwerkseinrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Transformator zum Einstellen der Phasenlage und/oder der Amplitude der sekundärseitigen Spannung unter Last ausgebildet ist.
6. Unterwerkseinrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Transformator aus mehreren zusammengeschalteten Einzeltransformatoren besteht.
7. Bahnstromversorgungsanlage zum Anschließen an wenigstens ein dreiphasiges Stromversorgungsnetz,
mit wenigstens einer einphasigen Versorgungsleitung, insbesondere einer Fahrleitung einer Fahrstrecke, die mehrere durch Trennstellen voneinander getrennte Speiseabschnitte aufweist, und
mit mehreren Unterwerkseinrichtungen zum zumindest abschnittsweisen Speisen der einphasigen Versorgungsleitung aus dem dreiphasigen Stromversorgungsnetz,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
wenigstens einer der Speiseabschnitte mit wenigstens zwei der Unterwerkseinrichtungen verbunden ist, von denen wenigstens eine gemäß einem der oben genannten Ansprüche ausgebildet ist .
8. Bahnstromversorgungsanlage nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Bahnstromversorgungsanlage wenigstens eine Messeinrich¬ tung aufweist, die zum Messen von wenigstens einem Parameter und zum Ermitteln einer geeigneten Phasenlage für wenigstens einen Speiseabschnitt anhand des wenigstens einen Parameters ausgebildet ist.
9. Bahnstromversorgungsanlage nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Messeinrichtung zum Messen der Phasenlagen und/oder Amplituden an verschiedenen Stellen im dreiphasigen Stromversorgungsnetz ausgebildet ist.
10. Bahnstromversorgungsanlage nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Messeinrichtung zum Messen der Spannungen und Ströme an verschiedenen Stellen der Fahrleitung (3) ausgebildet ist.
11. Bahnstromversorgungsanlage nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Messeinrichtung zum Messen im Bereich von zumindest eini- gen der Unterwerkseinrichtungen ausgebildet ist.
12. Bahnstromversorgungsanlage nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Messeinrichtung zum Messen von Leistungsflüssen zwischen dem dreiphasigen Stromversorgungsnetz und der einphasigen Versorgungsleitung ausgebildet ist.
13. Verfahren zum Speisen von wenigstens einer einphasigen Versorgungsleitung, insbesondere einer Fahrleitung einer Fahrstrecke, die mehrere durch Trennstellen voneinander getrennte Speiseabschnitte aufweist, aus wenigstens einem drei¬ phasigen Stromversorgungsnetz, bei dem die Spannung aus wenigsten zwei Phasen des Stromversorgungsnetzes in eine ein¬ phasige Spannung transformiert wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
wenigstens einer der Speiseabschnitte an wenigstens zwei Einspeisestellen (10) gespeist wird und eine Phasenlage der einphasigen Spannung zumindest für eine der zwei
Einspeisestellen (10) eingestellt wird.
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