一种轨道交通动力照明的供电系统的制作方法

1.本发明实施例涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道交通动力照明的供电系统。


背景技术：

2.在现代有轨电车、云轨、单轨、磁浮等轨道交通供电系统中，动力照明供电系统与牵引供电系统一般共用10kv中压网络和变电所10kv母线，但动力照明供电系统与牵引供电系统为无关联耦合的两个分立供电系统。由于轻型轨道交通牵引供电负荷一般为二级负荷，中压网络一般采用10kv单环网系统，变电所10kv母线采用单母线接线。但这样设置使得动力照明供电系统只能取得一路可靠的10kv独立电源，影响供电范围内的动力照明负荷供电可靠性，特别是通信信号等一级负荷的供电可靠性，严重影响行车。
3.为解决动力照明的供电可靠性问题，目前有两种解决方案：
4.方案一、如图1所示，中压网络011采用10kv双环网，变电所021中10kv母线w11采用单母线分段接线，一个变电所201中设置两台动力照明变压器t01，本所重要负荷(动力照明负荷030)通过本所两台动力照明变压器t01低压侧获取两路电源，实现双电源供电。该方案使得供电系统可靠性提高，但环网电缆数量增加一倍、变电所开关数量增加、运行方式复杂，供电系统投资大幅增加。
5.方案二、如图2所示，中压网络012采用10kv单环网，变电所022的10kv母线w12采用单母线接线，一个变电所022设置一台动力照明变压器t02，本所动力照明负荷030通过本所动力照明变压器t02获取一路电源，另一路电源通过低压电缆从相邻所的动力照明变压器的低压侧接引。该方案在相邻所间距较短时经济性较好，但在站间距较大时，末端压降很难满足要求。
6.综上所述，现有技术中轨道交通动力照明的供电系统难以兼顾供电的经济性和可靠性。


技术实现要素：

7.本发明实施例提供了一种轨道交通动力照明的供电系统，以在保证经济性的基础上，提高轨道交通动力照明的供电可靠性。
8.本发明实施例提供了一种轨道交通动力照明的供电系统，包括：多个供电区间；
9.所述供电区间包括：变电所和牵引网的供电分区；
10.所述变电所包括：
11.中压母线；
12.第一电源模块；所述第一电源模块的输入端与所述中压母线电连接，所述第一电源模块的输出端与所述供电区间内的动力照明负荷电连接；
13.第二电源模块；所述第二电源模块的输入端与所述牵引网的供电分区电连接，所述第二电源模块的输出端与所述供电区间内的动力照明负荷电连接。
14.可选地，所述第一电源模块包括：动力照明变压器和第一开关设备；
15.所述动力照明变压器的一次侧与所述中压母线电连接，所述动力照明变压器的二次侧与所述第一开关设备的第一端电连接；所述第一开关设备的第二端与所述供电区间内的所述动力照明负荷电连接。
16.可选地，所述第二电源模块包括：逆变装置和第二开关设备；
17.所述逆变装置的输入端与所述牵引网的供电分区电连接，所述逆变装置的输出端与所述第二开关设备的第一端电连接；所述第二开关设备的第二端与所述供电区间内的所述动力照明负荷电连接。
18.可选地，所述逆变装置包括：直流输入柜、三相逆变器和隔离变压器；
19.所述直流输入柜的输入端与所述牵引网的供电分区电连接，所述直流输入柜的输出端与所述三相逆变器的输入端电连接，所述三相逆变器的输出端与所述隔离变压器的一次侧电连接，所述隔离变压器的二次侧与所述第二开关设备的第一端电连接。
20.可选地，所述牵引网包括接触网和负极回流轨；
21.所述直流输入柜包括：双极电动隔离开关、直流断路器、软启动装置、直流熔断器、过电压保护器和平波电抗器；
22.所述双极电动隔离开关的第一端与所述接触网电连接，所述双极电动隔离开关的第二端与所述负极回流轨电连接，所述双极电动隔离开关的第三端与所述直流断路器的第一端电连接，所述双极电动隔离开关的第四端与所述三相逆变器的第二直流母线电连接；所述直流断路器的第二端与所述直流熔断器的第一端电连接，所述直流熔断器的第二端分别与所述过电压保护器的第一端和所述平波电抗器的第一端电连接；所述过电压保护器的第二端接地；所述平波电抗器的第二端与所述三相逆变器的第一直流母线电连接；所述软启动装置并联连接在所述直流断路器的两端。
23.可选地，所述变电所还包括：电压转换模块；所述电压转换模块连接在所述中压母线和所述牵引网的供电分区之间，所述中压母线通过所述电压转换模块向所述牵引网供电。
24.可选地，所述电压转换模块包括：整流机组和开关柜；
25.所述整流机组的输入端与所述中压母线电连接，所述整流机组的输出端与所述开关柜的第一端电连接，所述开关柜的第二端与所述牵引网电连接。
26.可选地，所述牵引网包括接触网和负极回流轨；所述整流机组包括：第一整流机组和第二整流机组；所述开关柜包括：负极柜和直流开关柜；所述电压转换模块还包括：上网隔离开关；
27.所述第一整流机组的输入端和所述第二整流机组的输入端均与所述中压母线电连接；所述第一整流机组的第一输出端与所述负极柜的第一输入端电连接，所述第一整流机组的第二输出端与所述直流开关柜的第一输入端电连接；所述第二整流机组的第一输出端与所述负极柜的第二输入端电连接，所述第二整流机组的第二输出端与所述直流开关柜的第二输入端电连接；所述负极柜的输出端与所述负极回流轨电连接；所述直流开关柜的输出端与所述上网隔离开关的第一端电连接，所述上网隔离开关的第二端与所述接触网电连接。
28.可选地，所述中压母线采用单母线接线。
29.可选地，所述轨道交通动力照明的供电系统还包括：中压环网；各个所述变电所中的所述中压母线均与所述中压环网电连接；所述中压环网为单环网。
30.本发明实施例提供的轨道交通动力照明的供电系统，在变电所设置有第一电源模块，通过中压母线向动力照明负荷供电的基础上，增设第二电源模块，可以从变电所所在供电区间内的牵引网引出第二路电源，为动力照明负荷供电，构成双电源供电结构，可以解决通信信号等一级动力照明重要负荷的供电可靠性问题。并且，相比于现有技术，在同一变电所内，本发明实施例仅需从中压母线接引一路供电电源，使得中压母线可采用简单的单母线接线方式，在确保供电可靠性的同时简化了变电所内的网络结构，减少了开关设备数量，具有较好的经济性。以及，本发明实施例在同一供电区间即可引出两路电源，无需从相邻所接引辅助电源，供电系统不受站间距离的限制，且能有效减小供电线路的末端压降，提高供电可靠性。因此，与现有技术相比，本发明实施例可以在保证经济性的基础上，提高轨道交通动力照明的供电可靠性。
附图说明
31.图1是现有的一种轨道交通动力照明的供电系统的结构示意图；
32.图2是现有的另一种轨道交通动力照明的供电系统的结构示意图
33.图3是本发明实施例提供的一种轨道交通动力照明的供电系统的结构示意图；
34.图4是本发明实施例提供的另一种轨道交通动力照明的供电系统的结构示意图；
35.图5是本发明实施例提供的一种逆变装置的结构示意图。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
37.本发明实施例提供了一种轨道交通动力照明的供电系统。图3是本发明实施例提供的一种轨道交通动力照明的供电系统的结构示意图。参见图3，该轨道交通动力照明的供电系统包括：多个供电区间；供电区间包括：变电所和牵引网的供电分区。
38.变电所包括：中压母线w1、第一电源模块210和第二电源模块220。其中，第一电源模块210的输入端与中压母线w1电连接，第一电源模块210的输出端与供电区间内的动力照明负荷30电连接；第二电源模块220的输入端与牵引网l1的供电分区电连接，第二电源模块220的输出端与供电区间内的动力照明负荷30电连接。
39.示例性地，该供电系统可作为轻型轨道交通的动力照明供电系统。变电所中的中压母线w1可以是10kv母线，可采用单母线接线。动力照明负荷30可指代动力照明系统中的一级负荷(重要负荷)。为了满足轨道交通的供电需求，通常每隔一定距离设置一个变电所。需要说明的是，牵引网l1为全线贯通的供电网络，本实施例中将一个变电所的供电范围内包含的牵引网l1的部分网段称为牵引网l1的供电分区；并将一个变电所的供电范围及其范围内牵引网l1的供电分区统称为一个供电区间。图3中示例性地给出了两个供电区间(分别为供电区间1-1和供电区间1-2)，对应有两个变电所(分别为变电所20-1和变电所20-2)和牵引网l1的两个供电分区(分别为供电分区l1-1和供电分区l1-2)。其中，牵引网l1可以包
括正极网和负极网，图3所示仅为牵引网l1的简单示例，并不作为对本发明的限定。
40.在一个供电区间内，以供电区间1-1为例，第一电源模块210自中压母线w1引出一路电源提供给动力照明负荷30；第二电源模块220自牵引网l1的供电分区l1-1引出另一路电源提供给动力照明负荷30；从而实现对动力照明负荷30的双电源供电。示例性地，该供电系统的运行方式包括：
41.正常运行时，通过中压母线w1-第一电源模块210为动力照明负荷30提供第一路电源；并通过牵引网l1的供电分区-第二电源模块220为该供电区间内的动力照明负荷30提供第二路电源；在动力照明负荷30末端通过双电源切换供电。
42.当中压母线w1和第一电源模块210故障或检修时，本变电所退出运行，第一路电源失电。而牵引网l1电源并不会因该变电所退出而中断，仍然可以通过牵引网l1的供电分区-第二电源模块220为该供电区间内的动力照明负荷30提供第二路电源。
43.当牵引网l1故障或检修时，通过第二电源模块220内部动作将动力照明负荷30与牵引网l1隔离开，第二路电源失电，该供电区间内的动力照明负荷30仍可通过中压母线w1-第一电源模块210获得第一路电源。
44.本发明实施例提供的轨道交通动力照明的供电系统，在变电所设置有第一电源模块210，通过中压母线w1向动力照明负荷30供电的基础上，增设第二电源模块220，可以从变电所所在供电区间内的牵引网l1引出第二路电源，为动力照明负荷30供电，构成双电源供电结构，可以解决通信信号等一级动力照明重要负荷的供电可靠性问题。并且，相比于现有技术，在同一变电所内，本发明实施例仅需从中压母线w1接引一路供电电源，使得中压母线w1可采用简单的单母线接线方式，在确保供电可靠性的同时简化了变电所内的网络结构，减少了开关设备数量，具有较好的经济性。以及，本发明实施例在同一供电区间即可引出两路电源，无需从相邻所接引辅助电源，供电系统不受站间距离的限制，且能有效减小供电线路的末端压降，提高供电可靠性。因此，本发明实施例可以在保证经济性的基础上，提高轨道交通动力照明的供电可靠性。
45.继续参见图3，在上述各实施方式的基础上，可选地，变电所还包括：电压转换模块230。电压转换模块230连接在中压母线w1和牵引网l1的供电分区之间，中压母线w1通过电压转换模块230向牵引网l1供电。示例性地，电压转换模块230中可以包括整流装置，以将中压母线w1提供的交流电(例如10kv)转换为牵引网l1需要的直流电(例如750v)，牵引网l1可将变电所20整流后的直流电输送到线路上供机车取流。
46.图4是本发明实施例提供的另一种轨道交通动力照明的供电系统的结构示意图。参见图4，在上述各实施方式的基础上，可选地，供电系统还包括：中压环网10；各个变电所20中的中压母线w1均与中压环网10电连接。中压环网10用于将主变电所或开闭所的交流电输送到沿线各个变电所20。本实施例中，中压环网10设置为单环网，可以尽可能的减少环网的电缆数量，有利于降低供电系统的复杂度和成本。
47.继续参见图4，在上述各实施方式的基础上，可选地，牵引网包括接触网l11和负极回流轨l12；其中，接触网l11为正极网；负极回流轨l12可以由钢轨构成。示例性地，接触网l11上可以由分段装置40和越区隔离开关qs3构成的分段结构分割为多段，从而划分出牵引网的多个供电分区。
48.下面结合图4，对供电系统可能具有的具体结构进行说明，但不作为对本发明的限
定。
49.继续参见图4，在上述各实施方式的基础上，可选地，第一电源模块包括：动力照明变压器td1和第一开关设备211。动力照明变压器td1的一次侧与中压母线w1电连接，动力照明变压器td1的二次侧与第一开关设备211的第一端电连接；第一开关设备211的第二端与供电区间1内的动力照明负荷30电连接。其中，第一开关设备211可以是400v开关设备。
50.继续参见图4，在上述各实施方式的基础上，可选地，第二电源模块包括：逆变装置221和第二开关设备222。逆变装置221的输入端与牵引网的供电分区电连接，逆变装置221的输出端与第二开关设备222的第一端电连接；第二开关设备222的第二端与供电区间1内的动力照明负荷30电连接。其中，第二开关设备222可以是400v开关设备。
51.具体地，逆变装置221包括：直流输入柜2211、三相逆变器2212和隔离变压器tg1。直流输入柜2211的输入端与牵引网的供电分区电连接，直流输入柜2211的输出端与三相逆变器2212的输入端电连接，三相逆变器2212的输出端与隔离变压器tg1的一次侧电连接，隔离变压器tg1的二次侧与第二开关设备222的第一端电连接。这样，通过在变电所20内设置一套成套的逆变装置221，可以从牵引网获取第二路电源，大大提高动力照明供电可靠性。
52.继续参见图4，在上述各实施方式的基础上，可选地，电压转换模块包括：整流机组和开关柜；整流机组的输入端与中压母线w1电连接，整流机组的输出端与开关柜的第一端电连接，开关柜的第二端与牵引网电连接。
53.具体地，整流机组包括：第一整流机组231和第二整流机组232；开关柜包括：负极柜233和直流开关柜234；电压转换模块还包括：上网隔离开关。第一整流机组231的输入端和第二整流机组232的输入端均与中压母线w1电连接；第一整流机组231的第一输出端与负极柜233的第一输入端电连接，第一整流机组231的第二输出端与直流开关柜234的第一输入端电连接；第二整流机组232的第一输出端与负极柜233的第二输入端电连接，第二整流机组232的第二输出端与直流开关柜234的第二输入端电连接；负极柜233的输出端与负极回流轨l12电连接；直流开关柜234的输出端与上网隔离开关的第一端电连接，上网隔离开关的第二端与接触网l11电连接。
54.示例性地，变电所20内包括上网隔离开关qs1和上网隔离开关qs2；上网隔离开关qs1连接在本所直流开关柜234与本所对应的接触网l11的供电分段之间；上网隔离开关qs2连接在本所直流开关柜与相邻所对应的接触网l11的供电分段之间。每个变电所20均如此设置，可以实现对牵引网的大双边供电，防止因某一所退出导致牵引网供电异常，有效提高供电可靠性。
55.以图4中的结构为例，本发明实施例所提供的供电系统的运行方式可分为正常运行方式和故障运行方式，故障运行方式又可分为第一路电源故障和第二路电源故障两种模式下的运行方式。具体分析如下：
56.(1)正常运行时，供电系统通过中压环网10-中压母线w1-动力照明变压器td1-第一开关设备211为动力照明负荷30提供第一路电源；通过牵引网-逆变装置221-第二开关设备222为动力照明负荷30提供第二路电源；在动力照明负荷30末端通过双电源切换供电。
57.(2)当由于中压环网10或者动力照明变压器td1故障或检修时，变电所20退出运行，通过中压环网10-中压母线w1-动力照明变压器td1-第一开关设备211为动力照明负荷30提供的第一路电源失电。通过断开本所上网隔离开关并闭合越区隔离开关qs3，可以通过
相邻变电所实现对牵引网的大双边供电，此时牵引网电源不中断，仍然可以通过牵引网-逆变装置221-第二开关设备222为动力照明负荷30提供第二路电源。
58.(3)当牵引网故障或检修时，通过逆变装置221中设置的双极电动隔离开关，可以将成套逆变装置221从系统中隔离开，通过牵引网-逆变装置221-第二开关设备222为动力照明负荷30提供的第二路电源失电，但仍可通过中压环网10-中压母线w1-动力照明变压器td1-第一开关设备211为动力照明负荷30提供第一路电源。
59.由此可见，本发明实施例通过使用专用的成套逆变装置221构成第二电源模块，可以从牵引网可靠获取第二路电源，解决动力照明重要负荷的供电可靠性问题。
60.图5是本发明实施例提供的一种逆变装置的结构示意图。下面结合图5，对逆变装置的具体结构进行说明，但不作为对本发明的限定。
61.参见图5，在一种实施方式中，可选地，直流输入柜2211包括：双极电动隔离开关qs4、直流断路器qf1、软启动装置510、直流熔断器f1、过电压保护器fv1和平波电抗器ld1。双极电动隔离开关qs4的第一端n1用于与接触网电连接，双极电动隔离开关qs4的第二端n2用于与负极回流轨电连接，双极电动隔离开关qs4的第三端与直流断路器qf1的第一端电连接，双极电动隔离开关qs4的第四端与三相逆变器2212的第二直流母线w3电连接；直流断路器qf1的第二端与直流熔断器f1的第一端电连接，直流熔断器f1的第二端分别与过电压保护器fv1的第一端和平波电抗器ld1的第一端电连接；过电压保护器fv1的第二端接地；平波电抗器ld1的第二端与三相逆变器2212的第一直流母线w2电连接；软启动装置510并联连接在直流断路器qf1的两端。其中，软启动装置510包括串联连接的直流接触器km1和电阻r1。直流输入柜2211的主要作用是将直流电源引入逆变装置，并在检修或故障时将逆变装置与牵引网隔离开。
62.继续参见图5，在上述各实施方式的基础上，可选地，三相逆变器2212包括第一直流母线w2、第二直流母线w3、a相功率模块520、b相功率模块530、c相功率模块540、电感ld2和电容c1。其中，a相功率模块520、b相功率模块530和c相功率模块540作为三相逆变器2212中的功率变换模块，与第一直流母线w2和第二直流母线w3电连接，用于实现dc/ac变换。电感ld2的第一端与功率变换模块的输出端电连接；电感ld2的第二端与电容c1的第一端电连接，并作为三相逆变器2212的输出端。三相逆变器2212接于直流输入柜2211和隔离变压器tg1之间，用于将牵引网的dc 750v电源逆变为第二开关设备需要的ac 400v。
63.继续参见图5，在上述各实施方式的基础上，可选地，隔离变压器tg1为三角-星型接线，并引出保护中性线pen。隔离变压器tg1用于对三相逆变器2212的输出与负荷的交流侧进行隔离。
64.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。