城市轨道交通双向变流式牵引供电系统的应用

城市轨道交通双向变流式牵引供电系统的应用

贾丙腾

天元建设集团有限公司 276000

摘要：二极管整流机组通电是以往城市轨道交通牵引中的主要供电来源，但是这种供电方式易于造成资源的不必要浪费，对于实现我国的资源优化配置非常不利。双向变流器的使用使得供电方式有了更多选择。城市轨道交通中利用双向变流器和蒸馏机组混合供电的方式，能够提高供电效率，同时也能避免不必要的资源浪费。本文结合我国城市轨道交通建设的实际，针对双向变流式供电系统展开研究。

关键词:城市轨道交通;双向变流式牵引供电；应用

引言:城市轨道交通的建设事关城市经济的发展，也事关我国经济社会的发展。双向交流式牵引供电系统作为其中的关键技术，包含隔离、故障保护、电能转换等多种功能。结合我国早期的城市轨道交通建设来看，二极管整流机组最主要的输电方式，但是在传送过程中消耗了大量的制动能量，对我国经济社会的发展非常不利。对输电系统中的供电系统进行完善和优化成为轨道交通建设中的重点。

1. 双向变流器的概述

双向变流器本质上就是一个整流器，能够通过电压闭环的相关控制装置，实现能源的双向流动，具有很强的适应性。这也是其在城市轨道交通中广泛应用的前提，该系统将电压和电流的控制变成一个动态变化的过程，在很大程度上满足了城市轨道交通发展需求，但是在技术层面还有很多有待攻关的难题。

2. 双向变流器挂网实施

在挂网实施的过程中需要对多项因素进行把握：首先就是相关技术设备的安装和施工，不能影响变电所内设备的正常运转；其次就是采取合适的控制方式，实现整流机组和双向变流器的协调运行；最后就是处理好双向变流器正确操作逻辑和相关的保护问题。

（一）混合供电控制方式
整流机组和双向变流器是混合供电控制中的关键。想要实现这两种电力控制方式的有机统一，需要解决多种问题：首先就要顺应整流机组自然下垂的特性，采取合理的控制模式；其次就是要尽量避免整流电源之间能量环流的产生。 

（二）操作保护逻辑

操作保护逻辑的关键主要是实现对相关技术设备的有效控制，但是相关显示单元的具体组成较为复杂，包括大量的仪器，指示灯和触摸屏。不同的仪器有着不同的工作侧重点。比如触摸屏就可以实现对整个系统的动态监测，而指示灯能显示不同的工作状态。

3. 相关运行数据的把握

设备在运行的过程中，往往会产生大量的信息和数据，对这些信息和数据进行把握，不仅能够实现对技术设备状态的动态监测，同时也能为后期的工作提供经验，减少运行过程中的不稳定因素。控制关键点有以下几点：

（一）混合供电模式的研究

整流机组和双向变流器在共同供电的过程中，优先级也会对供电量和供电效率产生重要的影响。

牵引阈值的差异和系统参数的调整是把握供电模式的关键，结合相关工作的研究结果来看，如果采用双向变流器，整流机组就会在这时供电。当电压逐渐下降时，牵引阈值就会发生变化，这时双向变流器推进牵引支撑工作。

（二）双向变流器对直流网压的影响

双向变流器的稳压性能比较强，但是需要实现对双向变流器挂网的合理使用，这对行业工作人员提出了更高的要求，如果线路上的双向变流器挂网数量比较少，或者无法发挥挂网的作用，就可能会导致双向变流器无法推进稳压模式，这需要工人充分发挥能动性。

（三）对越区供电的影响

在列车不同的状态下，整流机组和双向变流器发挥的作用也存在差异。一般来说，列车在启动时整流机组首先进行供电，但是整流机组自身特性较为特殊，也就是存在一定的自然下垂性，因此会出现越区供电的情况，在双向变流器无法进行工作时，整流机组能够发挥巨大的作用，提供巨大的牵引能量。当然，这也是越区供电的功劳，而在双向变流器能够正常运转时，大部分的牵引能量都来自双向变流器，越区供电的情况较为少见。

可以得出，如果城市轨道交通线路都安装有一定的双向变流器挂网，那么就可以在很大程度上解决越区供电的问题，对于实现行业的资源优化配置也有很大的积极作用。

四、双向变流式牵引供电系统的应用策略
鉴于该系统在城市轨道交通中的巨大发展前景，针对系统应用过程中出现的一些实际问题，制定完善的应用策略很有必要。结合行业实际来看可以分为以下几点:

（一）转变应用观念

城市轨道交通在我国境内了一定的发展周期，但是相较之西方发达国家，我国对于相关技术的研究还有很大的提升空间。应用观念作为行业发展过程中的重要指引，对行业的长期发展会起到重要的导向作用。

但是结合我国的城市轨道交通应用和发展观念来看，具体的应用和发展观念较为传统，不利于城市轨道交通等相关新兴技术的发展。对于应用观念的转变，一方面要结合我国城市轨道交通建设的实际情况，另一方面也要勇于创新，勇于借鉴和学习其他国家先进的建设经验。

（二）加快人才培养

无论是在相关技术的利用上，还是在技术设备的调试上，人才都是极其重要的关键点，对我国城市轨道交通建设行业来说也是如此，但是我国对于相关人才的培养重视力度还比较小，无法为人才培养工作创造便利条件，自然也就很难为行业的发展奠定人才基础。

要利用多种方式推进人才的培养工作人才的培养，不能仅限于专业知识的提高，同时也要提高电台的专业技能水平，因为在实际的工作过程中面临很多技术性难题，这些技术与难题需要动手解决，光靠理论知识很难解决，人才培养工作需要充分利用人才交流会和技术研讨会等多种形式。

（三）推进设备更新

软件和硬件本身就是互相促进互相发展的，一个性能优异的硬件离不开软件，好的软件也要以硬件为基础，这时推进技术设备的更新就显得尤为重要。但是结合我国城市轨道交通的实际建设情况来看，无论是在软件层面还是在硬件上都有很大的提升空间，有一部分技术设备不仅较为陈旧，甚至还出现了一定的故障。这种传统的技术设备已经很难满足当前时代发展的需求，技术设备的更新不仅是行业的需求，同时也是经济社会的发展需求，因为只有实现技术设备的更新，才能为行业的发展注入源源不断的动力，才能满足经济社会日益增长的发展需求。

城市轨道交通作为一项重要的交通方式，对城市的经济交流和建设，有着极其重要的意义，自然也就成为建设过程中的核心。

（四）加大投资力度

无论是人才的培养工作还是技术设备的更新，都需要强大的资金作支持，因此加大投资力度很有必要。投资的主体也不能仅限于行业自身，同时也需要国家和相关部门发挥自身的协调和宏观调控作用，利用相关的福利政策为投资工作创造便利；投资工作也不能仅限于资金层面，同时也体现在人力投资等多个层面。投资力度的增强，能够为行业的发展增添活力，有助于提高行业自身的适应能力。

结束语
城市轨道交通的建设和发展与广大人民的日常生活和工作有着紧密的联系。加强对双向电流式牵引供电系统的应用，能够为相关行业的发展奠定坚实的物质基础，国家和管理部门也要进行管理观念的转变，将城市轨道交通的建设作为建设工作中的重点。除此之外，行业要勇于创新，不断加强对新技术核心设备的利用和研究，提高自身的综合竞争力，为人民创造出更大的便利，为经济社会的持续发展贡献自己的力量。

参考文献：

[1] 杨树松, 李辉, 朱纪法. 双向变流器应用于城市轨道交通供电系统的功能性验证[J]. 城市轨道交通研究, 2020.

[2] 叶宏, 郑旺, 李俊强. 城市轨道交通双向变流型混合供电系统控制策略研究[J]. 城市轨道交通研究, 2020.

[3] 徐金平, 杜贵府, 朱纪法, et al. 城市轨道交通双向变流式牵引供电系统的应用[J]. 城市轨道交通研究, 2020(1):179-182.

[4] 邓文丽, 戴朝华, 陈维荣. 轨道交通能源互联网背景下光伏在交/直流牵引供电系统中的应用及关键问题分析[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39(19).