一種防止地鐵再生回饋電能倒送電網的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供一種防止地鐵再生回饋電能倒送電網的裝置，實現避免出現再生電能倒送到110kV電網的問題，提高再生電能的利用率。本實用新型專利技術包括110kV進電網，35kV低壓母線、再生電能存儲裝置、主變壓器；所述再生電能存儲裝置并聯在35kV低壓母線側；所述主變壓器位于110kV進電網與35kV低壓母線之間；所述再生電能存儲裝置包括升壓變壓器、大功率雙向變流器和儲能單元；儲能單元與大功率雙向變流器的直流側連接，升壓變壓器低壓側與大功率雙向變流器交流側連接，升壓變壓器的高壓側與主變壓器低壓側即35kV低壓母線側連接。

Device for preventing subway regeneration and feedback electric energy from delivering power network

The utility model provides a device for preventing the regeneration and feedback of the electric energy of the subway to deliver the power network, and the problem of avoiding the regeneration of the electric energy to the 110kV power network is avoided, and the utilization rate of the regenerated electric energy is improved. The utility model comprises a 110kV grid, 35kV low voltage bus, regenerative energy storage device, the main transformer; the regenerative energy storage device in parallel 35kV low voltage busbar side; the main transformer is located between 110kV and 35kV in power grid low voltage bus; the regenerative energy storage device comprises a step-up transformer, high power bidirectional converter and storage unit; energy storage unit with high power bidirectional DC converter connected to low voltage side of step-up transformer and high power bidirectional converter AC side connected to low voltage side of the step-up transformer and main transformer low voltage busbar side connection 35kV.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及城市軌道交通供電系統
，具體涉及一種模塊化地鐵能量回饋裝置。
技術介紹
地鐵運營中存在列車頻繁進站制動，當列車在進行電制動過程中列車的電機會工作在發電機狀態，這時候列車的動能會轉化為電能使得直流牽引網的直流電壓上升危及列車用電設備的安全，目前先進的解決方式是在線路的牽引變電所內加裝再生制動能量逆變回饋裝置（下稱能饋裝置），該裝置通過檢測牽引網的直流電壓，判斷是否有列車處于進站電制動狀態，當檢測到直流電壓超過設定閾值，則啟動并網逆變器將直流側電能回饋到中壓環網中，供給地鐵其他用電負荷消納，達到吸收制動能量同時節能的目的。但這種解決方案存在的問題是，列車再生制動持續時間短但再生能量功率大，能饋裝置回饋的功率峰值會超過中壓環網用電負荷的功率需求，導致部分再生能量通過主變電所主變壓器倒送到110kV電力系統，一方面回饋到電網的電能電力公司不會返還電費；另一方面這種具有沖擊性特征的發電設備對于電網的穩定性和安全性帶來隱患。現有的解決方案一是降低能饋裝置的最大吸收功率，這樣做一方面減少了總的節能量；另一方面還需要通過加裝制動電阻等吸收再生能量，增大了設備投資。解決方案二是在每個牽引所通過加裝儲能型再生吸收裝置來替代能饋裝置，但儲能型裝置存在價格高、占地面積大的缺點，施工、設備投資很大，約為能饋裝置的2倍左右，投資回收周期長。
技術實現思路
1、所要解決的技術問題：本專利技術提供一種防止地鐵再生回饋電能倒送電網的裝置，實現避免出現再生電能倒送到110kV電網的問題，提高再生電能的利用率。2、技術方案：本專利技術通過在地鐵主變電所的為每個主變壓器加裝一套再生電能存儲裝置，在主變壓器功率為負時即功率從低壓側流向高壓側，將倒送電網的電能存儲起來；在主變壓器功率為正時即功率從高壓側流向低壓側，再將存儲起來的電能再釋放出去，實現避免出現再生電能倒送到110kV電網的問題，提高再生電能的利用率。一種防止地鐵再生回饋電能倒送電網的裝置，包括110kV進電網，35kV低壓母線、再生電能存儲裝置、主變壓器；所述再生電能存儲裝置并聯在35kV低壓母線側；所述主變壓器位于110kV進電網與35kV低壓母線之間。所述再生電能存儲裝置包括升壓變壓器、大功率雙向變流器和儲能單元；儲能單元與大功率雙向變流器的直流側連接，升壓變壓器低壓側與大功率雙向變流器交流側連接，升壓變壓器的高壓側與主變壓器低壓側即35kV低壓母線側連接。所述大功率雙向變流器為單個變流器或者多個變流器并聯；儲能單元為超級電容、功率型二次電池或飛輪。再生電能存儲裝置在做防止電能倒送電網功能時采用對主變壓器有功功率閉環控制；再生電能存儲裝置在做無功補償功能時對主變壓器采用無功功率閉環控制。采用以上的裝置有以下功能：（1）可以檢測主變壓器35kV低壓或110kV高壓側的電壓、電流，并實時計算其正向有功功率和負向有功功率值以及無功功率；（2）具有閉環檢測自動控制算法，可以實時檢測計算負向功率，控制儲能裝置吸收負向功率，使得流向110kV電網的負向功率功率為零，在功率為正時儲能裝置放出電能，等待下一次吸收。（3）具有儲能單元檢測和保護功能，防止儲能單元出現過壓、過溫故障。（4）具有無功補償功能，可以在夜間停車以后補償電纜的容性無功，解決主所的無功倒送問題，替代現有主站SVG。3、有益效果：本專利技術提供一種防止地鐵再生回饋電能倒送電網的裝置，通過設置再生電能存儲裝置可以吸收逆流到110kV電網的再生能量，并且解決了對電網的沖擊和倒送電問題；提高了再生電能的內部消納，提升了節能效果。而且該裝置可以實現對夜間停車后做無功補償，替代主所的專用無功補償裝置SVG，減少了無功補償設備投資；裝置投資少，相對于每個牽引變電所安裝儲能式再生吸收裝置的方式，只需要每個主所安裝兩套儲能設備。附圖說明圖1所示為主變電所加裝再生電能存儲裝置系統示意圖；圖2所示為再生電能存儲裝置防止再生電能倒送到電網的控制邏輯圖；圖3所示為再生電能存儲裝置在防止電能倒送功能模式下的控制框圖；圖4所示為再生電能存儲裝置在做無功補償功能下的控制框圖。具體實施方式如圖1所示為再生電能儲能裝置的系統示意圖，系統由儲能單元、雙向變流器、升壓變壓器組成，系統并聯接在主變壓器的低壓側10kV/35kV母線上。系統通過電流和電壓傳感器采樣主變壓器的三相電流isa,isb,isc、儲能裝置輸出三相電流ia,ib,ic以及電網三相電壓Vsa,Vsb,Vsc，計算主變壓器的實施有功和無功功率。如圖2所示為防止回饋電能倒送電網的控制邏輯圖，系統首先檢測儲能裝置是否處于就緒狀態，并判斷儲能單元處于可吸收電能狀態即V<V1，V1為儲能單元可以啟動吸收電能的最大電壓，然后通過計算并判斷主電壓器的有功功率是否出現為負即P<0，如果出現負值，儲能裝置進入吸收電能狀態，通過控制主變壓器的有功功率為零將流入電網的有功電能存儲在儲能單元中；在吸收狀態時，系統實時判斷是否出現儲能裝置開始放電，如出現則系統進入放電狀態，同時判斷現儲能單元是否已充滿即V>V2，V2為儲能單元可充電最大電壓。如充滿則停止充電并判斷主變壓器有功功率是否滿足為正即P>0，如滿足則系統進入放電狀態。進入放電狀態后，系統通過控制主電壓器的有功功率為零，將儲能單元中的電能釋放供給地鐵負荷使用，同時判斷儲能單元是否已經放電完成即V<V3，V3為儲能單元能夠放電的最低電壓，一旦滿足則儲能單元退出放電狀態，回到就緒判斷狀態，等待下一個周期的儲能開始。如圖3所示為儲能裝置在做防止電能倒送電網功能時的有功功率閉環控制框圖，在吸收狀態和放電狀態下的功率閉環控制框圖，檢測主變壓器的有功功率Ps作為反饋值，與有功功率指令參考值，此時有功功率指令為0，做差經過功率閉環調節器得到作為電流環的指令，將儲能裝置的輸出有功電流作為電流環反饋值，此時無功電流環指令為0，通過電流閉環調節器得到輸出指令，再經過坐標變換和脈沖分配控制雙向變流器的輸出電流，實現對主變壓器有功功率的閉環控制。如圖4所示為儲能裝置在做無功補償功能時的無功功率閉環控制框圖，檢測主變壓器的無功功率Qs作為反饋值，與無功功率指令參考值，此時無功功率指令為0，做差經過功率閉環調節器得到無功電流環的指令，此時有功電流環指令為0，將儲能裝置的輸出無功電流作為電流環反饋值，通過電流閉環調節器得到輸出指令，再經過坐標變換和脈沖分配控制雙向變流器的輸出電流，實現對主變壓器無功功率的閉環控制。雖然本專利技術已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本專利技術的，任何熟習此技藝者，在不脫離本專利技術之精神和范圍內，自當可作各種變化或潤飾，因此本專利技術的保護范圍應當以本申請的權利要求保護范圍所界定的為準。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種防止地鐵再生回饋電能倒送電網的裝置，包括110kV進電網，35kV低壓母線、再生電能存儲裝置、主變壓器；其特征在于：所述再生電能存儲裝置并聯在35kV低壓母線側；所述主變壓器位于110kV進電網與35kV低壓母線之間。

【技術特征摘要】
1.一種防止地鐵再生回饋電能倒送電網的裝置，包括110kV進電網，35kV低壓母線、再生電能存儲裝置、主變壓器；其特征在于：所述再生電能存儲裝置并聯在35kV低壓母線側；所述主變壓器位于110kV進電網與35kV低壓母線之間。2.根據權利要求1所述的一種防止地鐵再生回饋電能倒送電網的裝置，其特征在于：所述再生電能存儲裝置包括升壓變壓器、大功率雙向變流器和儲能單元；儲能單元與大功率雙向變流器的直流側連接，升壓變壓器低壓側與大功率雙向變流器交流側連接，升壓變壓器的高壓側與主變壓器低壓側即35kV低壓母線連接...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李錦，胡磊磊，仇志凌，陳蕾，劉定坤，許忠元，芮國強，葛文海，
申請(專利權)人：南京亞派科技股份有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32