电气化铁路再生制动能量回收系统的测试方法及测试系统与流程

本发明属于轨道交通，涉及储能系统测试技术，具体地说，涉及一种基于超级电容的电气化铁路再生制动能量回收系统的测试方法及测试系统。

背景技术：

1、目前电气化铁路列车制动均采用再生制动的方式，将制动能量通过单相四象限变流器反馈到牵引电网，反馈到牵引电网上的制动能量部分被相邻列车使用，大部分能量以反向电流的形式返回到牵引电网上级电网中而不能被利用，造成能量的浪费。再生制动能量回收系统能够实现高速铁路制动能量的吸收再利用。再生制动能量回收系统主要有储能型回收系统和能量回馈型回收系统，储能型回收系统所采用的技术主要有蓄电池储能、电容储能、飞轮储能，能量回馈型回收系统所采用的技术主要是逆变至中压网络和低压网络两类。

2、在电气化铁路中，基于超级电容的电气化再生制动能量回收系统硬件设备、数据采集与监视控制系统(简称：scada系统)和数据采集与通信系统。参见图1，硬件设备主要包括变压器、交流开关柜、四象限变流器、双向dc/dc变换器和超级电容。其中，牵引电网的α桥臂和β桥臂通过四象限变流器并联，实现两个桥臂的能量转移。所述电气化再生制动能量回收系统使用超级电容作为能量存储介质，利用超级电容快速充放电及使用寿命长的特点，在行驶过程中根据牵引、制动工况进行充放电动作，实现能量回收再利用，能够满足高速铁路节能的要求。

3、现有基于超级电容的电气化再生制动能量回收系统在使用之前需要对其性能进行测试，现有的测试方法及装置只能针对单一电气化再生制动能量回收系统进行测试，测试效率低，无法实现批量测试。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的上述问题，提供了一种测试效率高的电气化铁路再生制动能量回收系统的测试方法及测试系统，能够实现电气化铁路再生制动能量回收系统的批量测试。

2、本发明第一方面，提供了一种电气化铁路再生制动能量回收系统的测试方法，所述能量回收系统包括硬件设备、scada系统和数据采集与通信系统，硬件设备包括变压器、交流开关柜、四象限变流器、双向dc/dc变换器、超级电容；所述测试方法的测试步骤为：

3、设备功能测试步骤：使能量回收系统分别工作在功率融通模式和超级电容充放电模式，给定不同输入参数，分别判断四象限变流器、双向dc/dc变换器、超级电容的输出参数理论值与实际值的偏差是否超出输出参数设定偏差，根据判断结果确定三个硬件设备是否正常运行，以验证设备功能；

4、系统功能测试步骤：在硬件设备自动运行模式下，确定能量回收系统正常运行时，在不同工况下，给定不同负荷设定值，分别判断超级电容、变压器二次侧的输出功率理论值与实际值的偏差是否超过功率设定偏差，根据判断结果确定超级电容和变压器是否正常运行，以验证系统功能。

5、在一些实施例中，在所述设备功能测试步骤中，在所述能量回收系统工作在功率融通模式下，验证四象限变流器的功能；在所述能量回收系统工作在超级电容充放电模式下，验证双向dc/dc变换器和超级电容的功能。

6、在一些实施例中，在所述能量回收系统工作在功率融通模式下，验证四象限变流器的功能时，给定不同的负荷设定值，判断所述四象限变流器的输出功率理论值与实际值的偏差是否超出四象限变流器的设定功率偏差，根据判断结果确定四象限变流器是否正常运行。

7、在一些实施例中，在所述能量回收系统工作在超级电容充放电模式下，验证双向dc/dc变换器和超级电容的功能时，以超级电容放电时功率流动为正方向，分别发送不同充放电指令，判断双向dc/dc变换器的理论值与实际值的偏差是否超出双向dc/dc变换器功率设定偏差，判断超级电容的理论值与实际值的偏差是否超出超级电容功率设定偏差，根据判断结果确定双向dc/dc变换器和超级电容是否正常运行。

8、在一些实施例中，在所述系统功能测试步骤中，放电模式时，所述工况包括两供电桥臂牵引工况、一供电桥臂牵引一供电桥臂制动工况、一供电桥臂牵引一供电桥臂空载工况；充电模式时，所述工况包括两供电桥臂制动工况、一供电桥臂牵引一供电桥臂制动工况、一供电桥臂牵引一供电桥臂空载工况；空闲模式时，所述工况包括两供电桥臂牵引工况、两供电桥臂制动工况、一供电桥臂牵引一供电桥臂制动工况。

9、在一些实施例中，在功能测试步骤中，通过观测所述能量回收系统的直流母线电压、各四象限变流器输出电流，确定系统是否正常运行。

10、在一些实施例中，还包括通信功能测试步骤：在所述能量回收系统与牵引供电系统并网后，在所述能量系统额定运行工况下，采集所述牵引供电系统与所述能量回收系统关键位置的电气量，在电气量测试值与理论值的偏差超出电气量设定偏差时，查找原因并校正所述能量回收系统；待所有电气量均符合预期标准后，检测scada系统和数据采集与通信系统的控制器之间的通信是否正常。

11、在一些实施例中，还包括：

12、有源滤波功能测试步骤：在两供电桥臂负荷工作在任意工况，开启有源滤波功能前，测量供电桥臂电压、供电桥臂电流、三相侧电压、三相侧电流的总谐波失真thd并记录；保持工况不变，开启有源滤波功能，测量供电桥臂电压、供电桥臂电流、三相侧电压、三相侧电流的总谐波失真thd并记录；对比两次测量结果，根据测量结果确定所述能量回收系统有源滤波功能是否正常；

13、无功补偿功能测试步骤：在两供电桥臂负荷工作在任意工况，开启无功补偿功能前，测量两供电桥臂和三相侧的功率因数并记录；保持工况不变，开启无功补偿功能，测量两供电桥臂和三相侧的功率因数并记录；对比两次测量结果，根据测量结果确定所述能量回收系统无功补偿功能是否正常；

14、负序治理功能测试步骤：在两供电桥臂负荷工作在任意工况，开启负序治理功能前，通过电能质量监测装置测量、分析三相侧电压、三相侧电流的不平衡度并记录；保持工况不变，开启无功补偿功能，通过电能质量监测装置测量、分析三相侧电压、三相侧电流的不平衡度并记录；对比两次测量结果，根据测量结果确定所述能量回收系统负序治理功能是否正常。

15、在一些实施例中，还包括故障记录步骤：在所述设备功能、系统功能、通信功能、有源滤波功能、无功补偿功能、负序治理功能测试过程中，若对应功能不正常，则判断出现故障，记录并保存该故障及该故障相关数据。

16、本发明第二方面，提供了一种电气化铁路再生制动能量回收系统，用以实现本发明第一方面所述电气化铁路再生制动能量回收系统的测试方法，包括上位机，所述上位机与所述电气化铁路再生制动能量回收系统的主控制器、四象限变流器、双向dc/dc变换器、超级电容分别无线通信连接；所述上位机内设有：

17、设备功能测试?？?，使能量回收系统分别工作在功率融通模式和超级电容充放电模式，给定不同输入参数，分别判断四象限变流器、双向dc/dc变换器、超级电容的输出参数理论值与实际值的偏差是否超出输出参数设定偏差，根据判断结果确定三个硬件设备是否正常运行，以验证设备功能；

18、系统功能测试?？?，在硬件设备自动运行模式下，确定能量回收系统正常运行时，在不同工况下，给定不同负荷设定值，分别判断超级电容、变压器二次侧的输出功率理论值与实际值的偏差是否超过功率设定偏差，根据判断结果确定超级电容和变压器是否正常运行，以验证系统功能。

19、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

20、本发明电气化铁路再生制动能量回收系统的测试方法及系统，采用远程测试的方式对电气化铁路再生制动能量回收系统的功能进行测试。具体地，在使电气化铁路再生制动能量回收系统工作在空闲模式(即功率融通模式)、超级电容充电模式、超级电容放电模式三种模式的不同工况下，给定不同输入参数(包括负荷设定值和充放电指令)，判断硬件设备输出参数的实际值与理论值的偏差是否在超出输出参数设定偏差，以此来确定硬件设备是否正常运行，进而验证设备功能和系统功能。能够实现批量测试，测试效率高，同时避免在大电流环境下工作。