6月(yuè)18日上午，重慶軌道交通(tōng)4号線二期項目正式開通(tōng)運營。作爲這(zhè)一重要時(shí)刻的(de)見證者，亞派科技自主創新的(de)雙向變流型牽引供電裝置率先在該線路上成功開通(tōng)運行。與傳統牽引供電系統方案相比（二極管整流機組+再生能饋+主所中壓SVG），雙向變流型牽引供電系統集牽引整流、制動回饋、無功補償三大(dà)功能于一體，實現了(le)牽引供電系統的(de)柔性穩壓控制、多(duō)機協同控制、智能故障診斷、BIM可(kě)視化(huà)運維等功能，具有牽引網壓波動範圍小、系統集成度更高(gāo)、建設占地面積小、系統投資成本低等明(míng)顯優勢，将逐步成爲未來(lái)國内城(chéng)市軌道交通(tōng)牽引供電的(de)發展趨勢。

系統方案介紹<<<<

1.傳統牽引供電系統的(de)組成和(hé)特點

當前城(chéng)市軌道交通(tōng)牽引供電系統普遍采用(yòng)24脈波二極管整流機組、再生制動逆變回饋裝置、及在主變電所設置中壓無功補償的(de)組合式方案（如圖2所示），該系統具有裝置設備多(duō)、各個(gè)裝置功能單一、整體結構複雜(zá)等特點，由于二極管整流機組存在單向能量傳輸及輸出不可(kě)控的(de)特性，造成了(le)列車運行時(shí)牽引網壓波動大(dà)、電網功率因數波動大(dà)、再生制動能量不能充分(fēn)利用(yòng)等問題，不能滿足和(hé)适應當前城(chéng)市軌道交通(tōng)行業提出的(de)安全可(kě)靠、節能高(gāo)效、低碳綠色的(de)可(kě)持續發展要求。

圖2 傳統牽引供電系統方案

圖3 雙向變流型牽引供電系統方案
 

2.雙向變流型牽引供電系統簡介

亞派科技推出的(de)雙向變流型牽引供電系統（如圖3所示），采用(yòng)一套基于四象限變流控制技術的(de)純電力電子裝置（如圖4所示）完全取代原有二極管整流機組+再生能饋+中壓SVG組合方案，結合公司最新研發的(de)基于能量潮流控制和(hé)節能優化(huà)運行的(de)城(chéng)軌牽引柔性控制軟件平台，實現牽引供電系統的(de)有源分(fēn)布式動态控制、再生制動能量高(gāo)效吸收、線路功率因數的(de)智能補償等功能，有效解決了(le)現有供電系統存在的(de)牽引或制動過程中因瞬時(shí)功率沖擊帶來(lái)的(de)直流牽引網壓大(dà)幅度波動，提高(gāo)了(le)列車再生制動能量的(de)吸收利用(yòng)率，改善了(le)直流牽引網壓的(de)供電品質，提升了(le)列車運行的(de)安全穩定性。

圖4 雙向變流型牽引供電系統現場(chǎng)照(zhào)片
 

安全可(kě)靠<<

亞派科技雙向變流型牽引供電系統，采用(yòng)最先進的(de)ANPC三電平主電路拓撲及DSVPWM系統控制策略，建立一套基于能量潮流控制和(hé)節能優化(huà)運行的(de)線路級牽引供電系統仿真模型，對(duì)線路整體的(de)牽引能耗水(shuǐ)平情況、網壓供電穩定能力、再生能量回收利用(yòng)率、無功補償容量需求等影(yǐng)響程度進行動态分(fēn)析和(hé)綜合評估；通(tōng)過實際項目現場(chǎng)各種工況下(xià)的(de)動态仿真計算(suàn)及測試，充分(fēn)驗證系統安全性、可(kě)靠性指标達到項目整體要求。

在雙邊供電、大(dà)雙邊供電及單邊供電等各種供電模式下(xià)，系統均可(kě)正常穩定輸出，設備安全可(kě)靠。（如圖5所示）

在直流接觸網發生短路情況下(xià)，通(tōng)過控制策略及保護裝置，能夠快(kuài)速保護IGBT功率模塊安全退出。在短路故障恢複後，設備即可(kě)正常并網運行，保證了(le)系統的(de)安全可(kě)靠性。

圖5 現場(chǎng)運行工況曲線圖
 

性能卓越<<

亞派科技雙向變流型牽引供電系統，在保證牽引整流、再生回饋、無功補償三大(dà)功能實現和(hé)智能切換的(de)同時(shí)，具有動态響應快(kuài)、電壓利用(yòng)率高(gāo)、高(gāo)頻(pín)尖峰低、整機損耗小等特點和(hé)優勢，其關鍵性能指标如下(xià)：

動态響應快(kuài)：

在列車牽引/制動過程中最大(dà)功率沖擊下(xià)的(de)完全響應時(shí)間小于200ms；

網壓控制好：

在滿足牽引/制動最大(dà)輸出功率範圍内，直流牽引網壓波動小于50V；

系統效率高(gāo)：

雙向變流裝置及雙向變壓器的(de)整機最大(dà)功率下(xià)的(de)效率達98%；

輸出諧波小：

最大(dà)容量輸出工況下(xià)，并網電壓諧波小于2%、并網電流諧波小于2.5%；

過載能力強：

最大(dà)輸出容量可(kě)到9MW,并具備抗短路沖擊耐受能力。

圖6 牽引供電系統運行指标參數圖
 

智慧運維<<

亞派科技雙向變流牽引供電系統，率先打造了(le)基于BIM模型三維可(kě)視化(huà)的(de)牽引供電系統智能運維平台，該平台具有智能監測、智能控制、智能管理(lǐ)等功能，實現全線路牽引供電系統及供電核心裝置的(de)智能遠(yuǎn)程管控、降低運維成本、提高(gāo)運維效率等目标。

多(duō)機協同控制：

在某個(gè)站點裝置出現故障退出或降容運行時(shí)，系統可(kě)快(kuài)速協同相鄰站共同出力，保證故障站點牽引網壓的(de)穩定安全；

智能無功補償：

在夜間列車停運後，通(tōng)過全線功率因數動态監測和(hé)補償策略，實現分(fēn)布式無功補償，提高(gāo)線路整體功率因數；

啓動阈值調整：

根據運營時(shí)刻表，自動調整全線各站點啓動電壓阈值大(dà)小，保證全線能饋系統的(de)節能率最高(gāo)；

故障預測診斷：

當裝置出現故障時(shí)，平台可(kě)快(kuài)速進行智能診斷，基于BIM模型進行故障精準定位，自動生成運維工單，指導現場(chǎng)快(kuài)速解決問題。

圖7 雙向變流智慧運維管理(lǐ)系統界面圖
 

兩種方案綜合對(duì)比<<

與傳統的(de)二極管整流機組+再生能饋裝置+中壓SVG的(de)牽引供電系統方案對(duì)比，亞派自主創新的(de)雙向變流型牽引供電裝置在功能特點、性能指标、建設投資、運維服務等各個(gè)方面都體現出了(le)明(míng)顯優勢，綜合分(fēn)析對(duì)比如下(xià)：

創新驅動、低碳未來(lái)<<<<

2020年3月(yuè)，中國城(chéng)市軌道交通(tōng)協會正式發布的(de)《中國城(chéng)市軌道交通(tōng)智慧城(chéng)軌發展綱要》中明(míng)确提出建設“構建交流中壓環網與推廣直流牽引網的(de)雙向變流技術”的(de)智能能源系統體系。亞派科技在重慶四号線二期項目的(de)成功示範應用(yòng)，充分(fēn)驗證了(le)雙向變流型牽引供電系統的(de)技術先進性，将加快(kuài)推動城(chéng)市軌道交通(tōng)牽引供電系統的(de)升級換代，爲推動建設更加安全、高(gāo)效、節能、綠色的(de)智慧城(chéng)軌具有非常重大(dà)的(de)意義。