本發(fā)明涉及交通運(yùn)輸，具體涉及一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)及直流融冰方法。
背景技術(shù)：
1、近年來隨著我國的城市化進(jìn)程不斷加快，城市人口不斷上漲，城市交通也變得越來越擁擠。地鐵作為市民日常出行的一種方式，具有許多優(yōu)勢，因此得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。地鐵在快速發(fā)展的同時(shí)也面臨著一些問題。地鐵車輛采用架空接觸網(wǎng)供電時(shí)，雨雪冰凍天氣對接觸網(wǎng)的影響尤為突出。接觸網(wǎng)是為地鐵牽引提供電能的重要供電設(shè)施，當(dāng)接觸網(wǎng)表面出現(xiàn)覆冰時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響受電弓的正常取流，降低地鐵供電可靠性，從而威脅行車安全。小范圍的線路覆冰可采用人工或者機(jī)械方法除冰（如木槌等工具敲擊）、高壓蒸汽融冰等，但是對于大范圍、長距離線路，這種方法效率低下、除冰效果差。因此，在牽引變電所安裝先進(jìn)可靠的融冰裝置，以實(shí)現(xiàn)安全、快速地除去大范圍接觸網(wǎng)的覆冰，具有非常重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。從國內(nèi)外目前技術(shù)水平來看，直流融冰技術(shù)是最為成熟可行的融冰手段，其基本原理是利用導(dǎo)線上通過直流電流產(chǎn)生的熱能使得冰層融化。
2、直流融冰技術(shù)在電力輸電線路中已有成熟應(yīng)用，電氣化鐵路接觸網(wǎng)的直流融冰也開展了相應(yīng)的研究，株洲電力機(jī)車廠、許繼集團(tuán)等廠家也就接觸網(wǎng)直流融冰開展研究，但全國城市軌道交通線路暫無采用直流融冰技術(shù)的范例。
3、現(xiàn)有的直流融冰裝置內(nèi)部多采用一套整流設(shè)備，由系統(tǒng)提供交流電源，通過整流設(shè)備將系統(tǒng)的交流電源整流為直流電源，然后再使用這個(gè)電源來進(jìn)行覆冰線路的融冰，但直流電源輸出的電流（電壓）范圍較小，難以應(yīng)對多種情景下（不同線路長度或不同環(huán)境下）對融冰電流大小的需求。另外現(xiàn)有研究的地鐵直流融冰裝置采用兩套能饋裝置之間的功率對拖產(chǎn)生直流電流，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)直流融冰功能，缺點(diǎn)是必須要兩套能饋裝置和大量開關(guān)器件。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)，該裝置能夠穩(wěn)定地輸出較大范圍的直流融冰電流來滿足不同情景下的融冰需求，同時(shí)根據(jù)融冰需要采用不同的接線方式同時(shí)融化多條接觸網(wǎng)或者走行軌上面的覆冰，節(jié)約操作時(shí)間。
2、一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)，包括接觸網(wǎng)和走行軌，還包括：
3、地鐵整流模塊，將引入的城市電網(wǎng)交流電降壓后，再通過高效整流和調(diào)壓技術(shù)輸出穩(wěn)定的直流電；
4、直流融冰模塊，將從城市電網(wǎng)降壓后的交流電，通過整流作用輸出可控的直流電且可將輸入的直流電進(jìn)行升壓變換，與接觸網(wǎng)形成閉合回路，產(chǎn)生焦耳熱，直至達(dá)到接觸網(wǎng)覆冰融化效果；
5、所述的地鐵整流模塊、直流融冰模塊均與接觸網(wǎng)連接。
6、進(jìn)一步，所述的接觸網(wǎng)和走行軌分別包括左、右線接觸網(wǎng)和左、右線走行軌。
7、進(jìn)一步，所述的直流融冰模塊包括380v開關(guān)柜、整流柜、變流柜，依次連接；
8、380v開關(guān)柜一端連接降壓變壓器，變流柜一端連接接觸網(wǎng)；所述的降壓變壓器與中壓環(huán)網(wǎng)連接。
9、進(jìn)一步，所述的直流融冰模塊由整流電路和boost電路組成；
10、所述的整流電路采用的是三相橋式全控整流電路，由六個(gè)晶閘管及其與之并聯(lián)的rc網(wǎng)絡(luò)組成；所述的boost電路采用的是對稱式三電平boost電路，由兩個(gè)電感、兩個(gè)電容及四個(gè)反并聯(lián)二極管的開關(guān)管組成。
11、進(jìn)一步，所述的變流柜一端分別與左線接觸網(wǎng)和左線走行軌連接；左線接觸網(wǎng)和左線走行軌之間在遠(yuǎn)端設(shè)置地刀連接。
12、進(jìn)一步，所述的變流柜一端分別與左、右線接觸網(wǎng)連接；左、右線接觸網(wǎng)之間在遠(yuǎn)端設(shè)置地刀連接。
13、進(jìn)一步，所述的地鐵整流模塊包括降壓變壓器、整流機(jī)組、正母線、負(fù)母線和若干開關(guān)；
14、所述的降壓變壓器一端與中壓環(huán)網(wǎng)連接，另一端與整流機(jī)組一端連接；所述的整流機(jī)組另一端分別與正、負(fù)母線連接；所述的正母線分別與左、右線接觸網(wǎng)連接，所述的負(fù)母線分別與左、右線走行軌連接。
15、一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰方法，包括以下步驟：整流柜輸入端與380v降壓變電所的降壓變壓器低壓側(cè)相連，380v降壓變電所的降壓變壓器將35kv交流電降壓為380v交流電；
16、380v交流電經(jīng)過整流柜整流輸出低于500v的直流電壓，再通過變流柜boost電路的電壓變換，輸出高于500v的直流電壓；
17、通過地刀將同線的接觸網(wǎng)與走行軌的遠(yuǎn)端短接，變流柜的輸出端正、負(fù)分別與同線的接觸網(wǎng)、走行軌連接，從而形成一個(gè)閉合回路，變流柜輸出直流電流到同線的接觸網(wǎng)與走行軌，直流電流流經(jīng)接觸網(wǎng)和走行軌產(chǎn)生焦耳熱，當(dāng)電流達(dá)到最小融冰電流時(shí)，同線的接觸網(wǎng)和走行軌上的覆冰開始融化；
18、或通過兩個(gè)地刀將左線接觸網(wǎng)和右線接觸網(wǎng)的遠(yuǎn)端短接，變流柜的輸出端正、負(fù)分別與左線、右線的接觸網(wǎng)連接，從而形成一個(gè)閉合回路，變流柜輸出直流電流到左線接觸網(wǎng)與右線接觸網(wǎng)，直流電流流經(jīng)左線接觸網(wǎng)與右線接觸網(wǎng)產(chǎn)生焦耳熱，當(dāng)電流達(dá)到最小融冰電流時(shí)，左線接觸網(wǎng)和右線接觸網(wǎng)上的覆冰開始融化。本發(fā)明中直流融冰模塊由整流柜、變流柜、開關(guān)柜等組成，利用整流柜的三相橋式全控整流電路和變流柜內(nèi)的boost電路實(shí)現(xiàn)較大范圍的連續(xù)直流調(diào)壓，從而控制融冰電流的大小，可以實(shí)現(xiàn)不同情景下（不同長度和不同環(huán)境下）的有效融冰。整流柜內(nèi)采用的對稱式三電平boost電路相較于普通的兩電平boost電路，通過增加電平數(shù)量，可以有效地減少開關(guān)管的電壓應(yīng)力，降低開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。
19、本發(fā)明直流融冰模式下，在接觸網(wǎng)或者走行軌的遠(yuǎn)端采用不同的兩種接線方式，可同時(shí)融化兩線接觸網(wǎng)的覆冰或融化同線接觸網(wǎng)與走行軌上的覆冰，來滿足地鐵線路多樣化的融冰需求。用地刀來代替開關(guān)進(jìn)行接觸網(wǎng)與走行軌的遠(yuǎn)端連接具有節(jié)省成本，連接方便快捷的優(yōu)勢。
20、本發(fā)明電源輸入引自380v降壓變電所內(nèi)的380v交流電，相比從正負(fù)母線1500v處引入節(jié)省了開關(guān)柜的制造成本。
1.一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)，包括接觸網(wǎng)和走行軌，其特征在于，還包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)，其特征在于，所述的接觸網(wǎng)和走行軌分別包括左、右線接觸網(wǎng)和左、右線走行軌。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)，其特征在于，所述的直流融冰模塊包括380v開關(guān)柜、整流柜、變流柜，依次連接；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)，其特征在于，所述的直流融冰模塊由整流電路和boost電路組成；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)，其特征在于，所述的變流柜一端分別與左線接觸網(wǎng)和左線走行軌連接；左線接觸網(wǎng)和左線走行軌之間在遠(yuǎn)端設(shè)置地刀連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)，其特征在于，所述的變流柜一端分別與左、右線接觸網(wǎng)連接；左、右線接觸網(wǎng)之間在遠(yuǎn)端設(shè)置地刀連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰系統(tǒng)，其特征在于，所述的地鐵整流模塊包括降壓變壓器、整流機(jī)組、正母線、負(fù)母線和若干開關(guān)；
8.一種地鐵接觸網(wǎng)的直流融冰方法，其特征在于，包括以下步驟：整流柜輸入端與380v降壓變電所的降壓變壓器低壓側(cè)相連，380v降壓變電所的降壓變壓器將35kv交流電降壓為380v交流電；