一种电气化铁路接触网融冰系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电气化铁路接触网融冰系统，在接触网两变电所的相邻供电臂上分别设置第一同步无功发生器和第二同步无功发生器；第一同步无功发生器，用于在融冰时生成感性无功，传送到接触网；第二同步无功发生器，用于在融冰时生成与所述感性无功等量的容性无功，传送到接触网。所述第二同步无功发生器通过第一开关(203)与一变电所的供电臂连接，还通过第二开关(202)与另一变电所的供电臂连接。本实用新型专利技术实现无功电流从供电臂上流动，产生焦耳热量融冰。本实用新型专利技术产生的无功功率不会影响上级牵引供电系统，当不需要融冰时，两台同步无功发生器由各自变电站供电，实现实时补偿无功功率，提高牵引网力率的目的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统供电领域，特别涉及一种电气化铁路接触网融冰系统。
技术介绍
随着中国铁路运输的蓬勃发展，铁路在国家经济建设和国防建设中担负着越来越重要的作用，预计到2020年，全国铁路营运里程将跨越式发展至10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达50%以上，中国铁路将形成“四横四纵”的高速铁路网的宏伟蓝图。最近几年，受全球气候变暖影响，极端天气、气候灾害事件更为频繁，在国外和我国的南方、华中、华东地区均出现了历史罕见的冰雪凝冻灾害，尤其在湖南、贵州、广西、江西大部分地区受灾严重，电力设施遭受了前所未有的破坏，因冻雨、冰雪危害而引起供电中断的事故十分严重和频繁。为确保列车在冻雨及冰雪等极端灾害天气情况下安全运行，对电气化铁路接触网防冰的需求也日益突出。铁路牵引供电接触网覆冰后，一方面将会严重的影响机车受流；另一方面当机车的受电弓与覆冰导线接触时，会产生拉弧现象，对导线和受电弓磨损加大，有时会造成接触网的严重破坏，进而出现接触网舞动乃至倒杆、塌网等事故，使列车失去运行的动力，严重影响列车的安全、可靠、和正点运行。因此，对接触网尤其是接触导线采取必要的防冰措施是亟待攻克的技术难点。目前，铁路牵引供电接触网较多采用回路中增加电抗器或电阻器方式。该方式在牵引接触网回路中串入固定分级电抗器，无机车情况下，产生电流维持牵引供电接触网的热量，实现防冰目的。从理论上讲，采用该方式防冰技术简单、有效，通过大电流产生焦耳热进行防冰，但是，该方式在运行过程中装置损耗比较大，同时对供电系统产生大量谐波，进而导致牵引供电力率过低、严重影响供电质量，且需停车投入运行、操作复杂，无法实现在线控制和动态投切。
技术实现思路
本技术的目的提供一种电气化铁路接触网融冰系统，该系统能够实现接触网的融冰，且可实现系统动态无功平衡，减少系统损耗。本技术一种电气化铁路接触网融冰系统，在接触网两变电所的相邻供电臂上分别设置第一同步无功发生器和第二同步无功发生器；第一同步无功发生器，用于在融冰时生成感性无功，传送到接触网；第二同步无功发生器，用于在融冰时生成与所述感性无功等量的容性无功，传送到接触网。优选的，所述第二同步无功发生器通过第一开关与一变电所的供电臂连接，还通过第二开关与另一变电所的供电臂连接。优选的，所述系统还包括控制器，所述控制器包括功率控制模块，用于在融冰时指令第一同步无功发生器和第二同步无功发生器分别生成感性无功和容性无功。优选的，所述控制器包括开关模块，用于在跨区融冰时控制第一开关断开，第二开关合闸；在无功补偿时控制第一开关合闸，第二开关断开。优选的，所述系统还包括覆冰预警装置，所述控制器还包括计算模块；覆冰预警装置，用于获取气候监测数据和接触网覆冰状态数据，发送到控制器；计算模块，用于依据气候监测数据和接触网覆冰状态数据判断是否进入融冰状态，如是，启动功率控制模块和开关模块。优选的，所述覆冰预警装置包括用于获取气候监测数据的气候监测器，所述气候监测器包括风速传感器、温度传感器和湿度传感器所述风速传感器，用于获取环境风速； 所述温度传感器，用于获取环境温度；所述湿度传感器，用于获取环境湿度。优选的，所述覆冰预警装置包括用于接触网覆冰状态数据的覆冰状态监测器，所述覆冰状态监测器包括承载质量传感器、轴向倾角传感器和径向倾角传感器所述承载质量传感器，用于监测接触网的承载质量；所述轴向倾角传感器，用于监测接触网的轴向倾角；所述径向倾角传感器，用于监测接触网的径向倾角。优选的，所述同步无功发生器包括变压器和多个逆变器，所述变压器有多个并联的辅助绕组，各辅助绕组分别连接一逆变器。优选的，所述同步无功发生器包括变压器和多个采用H桥结构的功率模块，所述各功率模块串联连接。与现有技术相比，本技术具有以下优点本技术需要融冰时，同步无功发生器生成感性无功Q，传送到接触网；同步无功发生器同时生成容性无功-Q，传送到接触网。这样，实现无功电流从供电臂上流动，产生焦耳热量融冰。此时，该系统产生的无功功率不会影响上级牵引供电系统，当不需要融冰时，两台同步无功发生器由各自变电站供电，实现实时补偿无功功率，提高牵引网力率的目的。附图说明图1是本技术电气化铁路接触网融冰系统结构图；图2是本技术电气化铁路接触网融冰系统另一实施例结构图；图3是本技术同步无功发生器结构图；图4是本技术同步无功发生器另一实施例结构图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。本技术在接触网两变电所的相邻供电臂上分别设置同步无功发生器(SVG)， 需要融冰时，指令一台同步无功发生器发出感性无功Q，另一台同步无功发生器发生等量的容性无功-Q，从而使无功电流从供电臂上流动，产生焦耳热量达到融冰效果。参见图1，示出电气化铁路接触网融冰系统结构。分别在牵引变电所A的β供电臂和牵引变电所B的α供电臂分别安装同步无功发生器11和同步无功发生器12。同步无功发生器11通过开关101连接β供电臂；同步无功发生器12通过开关202连接α供电臂，还通过开关203与接触网连接。接触网通过开关102连接β供电臂，通过开关201连接α供电臂。需要融冰时，同步无功发生器11生成感性无功Q，传送到接触网；同步无功发生器 12同时生成容性无功-Q，传送到接触网。这样，实现无功电流从供电臂上流动，产生焦耳热量融冰。此时，该系统产生的无功功率不会影响上级牵引供电系统，当不需要融冰时，两台同步无功发生器由各自变电站供电，实现实时补偿无功功率，提高牵引网力率的目的。当然，本技术也可由同步无功发生器11生成容性无功-Q，同步无功发生器12 生成感性无功Q，实现接触网融冰。本技术可通过控制器和覆冰预警装置控制同步无功发生器11和同步无功发生器12，在需要融冰时自动启动，进行融冰；在不需要融冰时，进行无功功率补偿。参见图2，示出电气化铁路接触网融冰系统另一实施例结构。控制器13包括功率控制模块131、开关模块132和计算模块133，覆冰预警装置20包括气候监测器21和覆冰状态监测器22。其中，气候监测器21风速传感器211、温度传感器212和湿度传感器213 ； 覆冰状态监测器22包括承载质量传感器221、轴向倾角传感器222和径向倾角传感器223。风速传感器211获取环境风速；温度传感器212获取环境温度；湿度传感器213获取环境湿度。气候监测器21将环境风速、环境温度和环境湿度等数据作为气候监测数据， 发送到计算模块133。承载质量传感器221监测接触网的承载质量；轴向倾角传感器222监测接触网的轴向倾角；径向倾角传感器223监测接触网的径向倾角。覆冰状态监测器22将承载质量、 轴向倾角、径向倾角等数据作为接触网覆冰状态数据发送到计算模块133。计算模块133依据气候监测数据和接触网覆冰状态数据判断是否需要启动融冰模式，如是启动功率控制模块131和开关模块132，如否，不做处理。一般情况下，影响接触网覆冰主要取决于环境气温(0°C以下)、相对湿度(日平均相对湿度大于80% )、风速(小于3m/s)三个因素。计算模块133将这三个因素作为判定覆冰条件的临界点，逻辑判断出接本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电气化铁路接触网融冰系统，其特征在于，在接触网两变电所的相邻供电臂上分别设置第一同步无功发生器和第二同步无功发生器；第一同步无功发生器，用于在融冰时生成感性无功，传送到接触网；第二同步无功发生器，用于在融冰时生成与所述感性无功等量的容性无功，传送到接触网。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周方圆，王卫安，黄燕艳，谭胜武，周靖，段世彦，龙礼兰，石二磊，王才孝，朱建波，文韬，邱文俊，吴明水，胡前，刘彤，何政军，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43