- 頭條中壓直流牽引供電系統結構與優勢2019-05-16 作者：葛銀波、胡海濤等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語牽引變電所內采用全控型電力電子變流器，能夠實現系統與公用電網間能量的雙向流動。通過合適的能量管理策略可對接入系統內的分布式可再生能源發電系統、儲能系統和牽引變電所的工作模式進行集中管理和優化，進而提升系統運行效率和可靠性，實現系統的最優運行。
中壓直流牽引供電系統的結構如圖1所示。牽引變電所連接牽引網與交流電網，實現交直流系統間的能量交換。鐵路沿線的分布式可再生能源發電系統（風電、光伏）及儲能系統等通過電力電子變換裝置接入牽引網。牽引網可通過雙向DC-DC變換器與城市軌道交通牽引供電系統連接，實現電氣化鐵路與城市軌道交通的互聯互通。
中壓直流牽引供電系統運行時，所有牽引變電所共同維持系統內能量供需平衡和牽引網直流電壓穩定；分布式發電單元采用最大功率點跟蹤控制；系統能量過剩（不足）時，儲能設備以額定電流進行充（放）電；列車作為主要負荷，具有快速移動、波動劇烈、非線性等特點。
相比于傳統單相工頻交流制式的牽引供電系統，中壓直流牽引供電系統具有以下優勢：
（1）電能質量提高。牽引變電所采用全控型的電壓源換流器作為電能變換的核心設備。通過適當的控制策略可以解決傳統交流牽引供電系統的負序、諧波、無功問題，增加系統的可靠性，減小牽引供電系統對公用電網中的發電機、變壓器、繼電保護、自動裝置等設備產生不利影響。
（2）電分相完全取消。通過電壓源換流器獲得幅值相等的直流電壓，可以完全取消電分相實現牽引網全線貫通供電。全線貫通的接觸網可以避免列車由于過分相導致的過電壓、電弧、速度損失等問題，使得列車的調度更加靈活，減小運營成本。同時為再生制動能量的內部利用提供了良好的渠道，提高了能量利用率。此外牽引變電所之間可以做到相互支撐，互為備用，整個系統的設備利用率、供電能力和供電可靠性可以得到很大的提高。
（3）供電距離提升、牽引網結構簡化。根據相關資料表明，交流制式下牽引網的阻抗大小約為其直流電阻兩倍多，考慮相同電壓降的要求，直流制式下牽引變電所的供電距離可以在交流的基礎上增加一倍以上，若進一步提高直流電壓水平，供電距離可以變得更長。同時，直流制式下接觸網和鋼軌無集膚效應，導線截面可得到充分利用，因此接觸網結構可以簡化，能夠用更少的導線實現與傳統交流系統相同的供電能力。
（4）智能化。牽引變電所內采用全控型電力電子變流器，能夠實現系統與公用電網間能量的雙向流動。通過合適的能量管理策略可對接入系統內的分布式可再生能源發電系統、儲能系統和牽引變電所的工作模式進行集中管理和優化，進而提升系統運行效率和可靠性，實現系統的最優運行。
圖1 中壓直流牽引供電系統拓撲結構
（摘編自2018年第16期《電工技術學報》，作者為葛銀波、胡海濤等，原文標題為“模塊化多電平變流器型中壓直流牽引供電系統控制方法研究”）
