再生制动能量储能协调控制方法及系统与流程

1.本发明属于再生制动技术领域，尤其涉及一种再生制动能量储能协调控制方法及系统。


背景技术：

2.城市轨道交通在运行过程中由于本身重量较大、行驶速度较快，频繁地制动会产生大量的制动能量，这部分制动能量如果不被吸收利用，会引发直流接触网电压急速抬高，威胁轨道交通运行安全。目前国内外城市轨道交通大多通过安装电阻吸收装置消耗制动能量，这种方案将制动能量转化成热能耗费掉，能量并没有被有效利用。制动能量电容储能装置通过变流器以斩波的方式将直流电压升高或者降低至可控范围存储在超级电容中，实现在列车制动时吸收多余的制动能量避免直流接触网电压升高，在列车启动时释放制动能量为列车供电。制动能量电容储能装置对牵引网的稳压性能较好，随着超级电容技术材料的升级将会得到更多的应用。
3.在城市轨道交通实际运行线路中，由于制动能量受车辆运行速度、载客量以及排车密度等参数影响，不同的牵引站能吸收的制动能量并不相同，但是实际工程设计中大多配置相同容量的电容储能装置，因此出现了不同牵引站的装置功率输出不均衡、不协调的情况，即有的装置容量不足以吸收制动能量，有的装置仍有剩余容量。另一方面，由于制动能量电容储能装置采用的储能元件为超级电容(双电层电容)，在设计阶段若仅通过仿真得到制动能量的大小并依此配置设备容量，容量冗余较大。此外，若考虑上、下行列车同时进站或某站设备因故障、检修而退出运行的情况，则设备配置成本更高。
4.因此提高整条线路的再生制动能量电容储能装置吸收效率、降低设备配置成本，成为亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种再生制动能量储能协调控制方法，能够提高再生制动能量电容储能装置吸收效率。
6.本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
7.第一方面，一种再生制动能量储能协调控制方法，包括：
8.获取待协调控制的牵引站内再生制动能量电容储能装置的协调控制请求；
9.判断待协调控制的牵引站相邻的牵引站内再生制动能量电容储能装置的电容状态，根据其电容储能状态对待协调控制的牵引站进行功率支援。
10.结合第一方面，进一步的，所述待协调控制的牵引站内再生制动能量电容储能装置的协调控制请求的触发条件为满足以下任一条件时：
11.待协调控制的牵引站内再生制动能量电容储能装置的电容电压达到其上限值，且直流牵引网压继续上升；
12.待协调控制的牵引站内再生制动能量电容储能装置因为故障或检修退出运行。
13.结合第一方面，进一步的，根据相邻的牵引站内再生制动能量电容储能装置的电容状态对待协调控制的牵引站进行功率支援包括：
14.步骤一、判断与待协调控制的牵引站相邻的牵引站内再生制动能量电容储能装置的电容电压是否小于调节容量阈值，若小于，则将该相邻的牵引站作为调节站，执行步骤二，否则执行步骤三；
15.步骤二、将调节站内再生制动能量电容储能装置的启动阈值降低v1，进入步骤四；
16.步骤三、判断与该相邻的牵引站相邻的下一个牵引站的内再生制动能量电容储能装置的电容电压是否小于调节容量阈值，若小于，则将该牵引站作为调节站，执行步骤二，否则执行步骤一；
17.步骤四、判断待协调控制的牵引站内再生制动能量电容储能装置的协调控制请求指令是否消失，若消失则恢复各调节站内再生制动能量电容储能装置的启动阈值，退出本次协调控制，若未消失则重新执行步骤一。
18.结合第一方面，进一步的，所述步骤二执行次数步超过3次。
19.结合第一方面，进一步的，所述启动阈值降低v1＝20。
20.第二方面，提供了一种再生制动能量储能协调控制系统，包括：
21.控制请求获取模块，用于获取待协调控制的牵引站内再生制动能量电容储能装置的协调控制请求；
22.协调控制模块，用于判断待协调控制的牵引站相邻的牵引站内再生制动能量电容储能装置的电容状态，根据其电容储能状态对待协调控制的牵引站进行功率支援。
23.第三方面，还提供了一种再生制动能量储能协调控制系统，包括：包括存储器和处理器；
24.所述存储器用于存储指令；
25.所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面任一项所述方法的步骤。
26.本发明有益效果包括：当某站再生制动能量电容储能装置因故障、检修而退出运行或者达到最大吸收功率时，本站电容储能装置的控制系统将装置退出或者满功率的信息，通过站间联络光纤传输给相邻站的电容储能装置，进行功率支援，最大限度稳定直流网压，降低车载电阻和闸瓦的启动概率。
27.综保装置之间采用goose通讯协议，各控制系统间为对等控制，无需配置中央处理器，仅进行开关量的传输，可以实现ms级通讯，大大提高了协调控制的响应速度。
附图说明
28.图1是本发明再生制动能量储能协调控制方法的流程图；
29.图2是本发明中再生制动能量储能协调控制系统的结构示意图。
具体实施方式
30.为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
31.为了实施本发明所述的再生制动能量储能协调控制方法，在每个牵引站设有再生
制动能量电容储能装置、综合保护装置以及交换机，牵引站之间通过交换机相互连接，组成环式网络或者链式网络，牵引站之间的连接采用goose通讯协议，仅进行开关量的传输，可以实现ms级通讯。各牵引站之间对于其再生制动能量电容储能装置的控制是对等控制关系，没有主从之分。
32.如图1
‑
2所示，提供一种再生制动能量储能协调控制方法，包括如下步骤：
33.步骤一、获取待协调控制的牵引站内再生制动能量电容储能装置的协调控制请求；
34.判断第k个(任意的一个)牵引站内再生制动能量电容储能装置是否发出了协调控制请求，若发出了请求，则需要对其进行协调控制。
35.所述发出协调控制的触发条件包括：
36.第一个触发条件是，第k个牵引站内再生制动能量电容储能装置的电容电压v达到v
max
，且直流牵引网压vdc继续上升；
37.具体为：
38.所述电容电压v以及直流牵引网压v
dc
经采样板采样并滤波后传输到主控板。
39.所述主控板将在逻辑运算中添加电容电压v与电容电压上限设定值v
max
比较，同时判断采样3个周期内v
dc
是否超出控制目标值。
40.第二个触发条件是，第k个牵引站内再生制动能量电容储能装置因故障、检修而退出运行。
41.任一触发条件满足后，第k个牵引站内再生制动能量电容储能装置的控制系统发出信号。
42.步骤二、根据相邻的牵引站内再生制动能量电容储能装置的电容状态对待协调控制的牵引站进行功率支援。
43.具体包括以下步骤：
44.步骤21、判断与待协调控制的牵引站相邻的k 1和k
‑
1牵引站内再生制动能量电容储能装置的电容电压是否小于调节容量阈值v0，若小于，则将该相邻的牵引站作为调节站，执行步骤22，否则小于则执行步骤23。k
‑
1和k 1分别代表相邻的前一个和后一个牵引站，若是链状结构有可能只有前一个或者只有后一个的情况。v0为低于电容电压吸收上限值v
max
的某值，其值应根据电容储能电量设置，不能设置太高，应留有一定的电压余量；也不能设置太低，否则无法准确响应协调控制请求。
45.步骤22、将调节站内再生制动能量电容储能装置的启动阈值v
in
降低20v(经验值)，延时t1,进入步骤24；该步骤的执行次数不能超过3次。
46.其中，v
in
为再生制动能量电容储能装置对于直流接触网电压抬高的启动阈值，以750v直流系统为例，充电启动阈值v
in
设置为850v时(根据实际情况更改)，当直流接触网电压升高到850v，设备启动并吸收制动能量。
47.t1值的设置是为了给响应协调指令的设备一定的动作时间，避免控制系统计算紊乱，此处时间设置应为ms级，根据经验设定。
48.步骤23、判断与该相邻的牵引站相邻的下一个牵引站(k
‑
2和k 2)的内再生制动能量电容储能装置的电容电压是否小于调节容量阈值v0，若小于，则将该牵引站作为调节站，执行步骤22，否则执行步骤21。
49.步骤24、判断待协调控制的牵引站内再生制动能量电容储能装置的协调控制请求指令是否消失，若消失则恢复各调节站内再生制动能量电容储能装置的启动阈值，退出本次协调控制，若未消失则重新执行步骤21。
50.本发明还提供了一种再生制动能量储能协调控制系统，包括：
51.控制请求获取模块，用于获取待协调控制的牵引站内再生制动能量电容储能装置的协调控制请求；
52.协调控制模块，用于判断待协调控制的牵引站相邻的牵引站内再生制动能量电容储能装置的电容状态，根据其电容储能状态对待协调控制的牵引站进行功率支援。
53.本发明还提供了一种再生制动能量储能协调控制系统，包括：包括存储器和处理器；
54.所述存储器用于存储指令；
55.所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行本发明前述再生制动能量储能协调控制方法的步骤。
56.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
57.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
58.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
59.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
60.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。