中国电源学会

电源科技奖获奖展示 | 优秀产品创新奖：WLD2300铁路净化电源装置

更新日期：2019/11/19 10:31:47 浏览量：508

完成单位：珠海万力达电气自动化有限公司、陕西兴安润通电气化有限公司项目亮点利用电力电子变换与控制技术实现了宽范围输入高精度输出、27500V向10000V、单相向三相的高压大功率电能变换，攻克了应用过程中面临的一系列关键技术，解决了电气化铁路规划建设中铁道电力电源匮乏、成本高昂的难题。项目介绍 新疆、青海、西藏等西部地区自然条件恶劣、电网极为薄弱，以格库铁路、青藏铁路、川藏铁路项目为例，铁路沿线穿越了罗布泊荒漠、戈壁、高原、冻土层等人迹罕至地带，周围没有公用电网。沿线站场通讯、信号、调度、防灾报警、行车及现场人员生活等重要负荷长期以来都无法得到供电保障，供需矛盾都异常突出，严重制约了西部铁路的发展。同时，中东部发达地区土地资源有限，很多因经济发展需求新建的铁路站点——如西安高铁站、天津站等，在铁道电力电源引入车站时，因线路走廊铺设涉及大量征地、拆迁、城市规划等问题一拖再拖、建设缓慢。WLD2300铁路净化电源装置项目正是为了解决上述难题，并攻克一系列高压大功率电能变换技术研发而成的大型电能变换装备。铁路净化电源装置采用电力电子变换技术，依托现代控制理论，实现了单相19~31kV宽范围电压输入，10kV三相稳定输出；输出电压质量符合《供电电压偏差》《电力系统频率偏差》《三相电压不平衡度》《公用电网谐波》等电能质量标准。其电力电子变换器采用多级功率单元级联式结构，构建多电平波保障输出电压畸变率处于较低水平。其主控制器采用国外进口高速数字化处理器完成对多个模拟量数据的采集与运算，通过数千赫兹的控制速度保障在输入电压宽范围内波动时输出保持稳定，且产品具有电力电子化、智能化、信息共享化等多种优势。经现场验证当输出10kV侧发生单相接地故障时，铁路净化电源装置具有持续为铁道电力供配电系统进行供电的能力。同时产品具有如下主要创新点及技术特点：1）单相19kV~31kV宽电压输入，三相10kV稳压稳频输出；2）高压链式多电平控制技术，等效开关频率高，输出谐波含量低；3）功率单元模块化设计，可替换性、可维护性高；4）多级电压反馈、电压电流叠加控制，控制精度高，鲁棒性强；5）具有N-1/N-2冗余控制功能，可靠性高，供电恢复速度快；6）具有就地/远程专家监控诊断系统，实时监控各种数据、状态、温度等信息；7）控制增益随冲击电流变化，抗涌流能力强。8) 液晶显示屏，具有背光、屏幕保护功能，操作简单、人机界面良好；WLD2300铁路净化电源装置项目的实施攻克了拓扑方案、多目标控制方法、协同控制等多个关键技术难题，其产品的实现解决了中国西部及一带一路穿越地区铁道电力电源匮乏的难题，大大降低了铁路勘察设计、建设施工、运行维护等的难度和投资成本，具有巨大市场前景和技术创新性。项目图片<img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370975635551235409050045.jpg" title="序号17_12_1_WLD2300铁路净化电源装置1.jpg" alt="序号17_12_1_WLD2300铁路净化电源装置1.jpg" width="360" height=""/>    <img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370975638606412569082870.jpg" title="序号17_12_2_WLD2300铁路净化电源装置2.jpg" alt="序号17_12_2_WLD2300铁路净化电源装置2.jpg" width="360" height=""/><img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370975641700552921461449.jpg" title="序号17_12_3_WLD2300铁路净化电源装置3.jpg" alt="序号17_12_3_WLD2300铁路净化电源装置3.jpg" width="360" height=""/><img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370975644944596769650696.jpg" title="序号17_12_4_WLD2300铁路净化电源装置4.jpg" alt="序号17_12_4_WLD2300铁路净化电源装置4.jpg" width="360" height=""/>项目完成单位 1. 珠海万力达电气自动化有限公司珠海万力达成立于2014年，其前身珠海万力达电气股份有限公司成立于1991年。 公司是广东省电能质量控制工程技术中心、国家电能变换与控制工程技术研究中心珠海分中心、广东省供配电系统电压暂降工程技术研究中心、被多次认定为高新技术企业。公司从事电力系统自动化及智能化产品的研发、生产和销售，产品涵盖用电安全与控制类、电能质量治理与控制类、电力能源管理与控制类等三大领域，广泛应用于电网、铁路、工矿企业。对本产品研制过程中做出了如下贡献：1）提出了“新型拓扑方案及其宽范围输入下的参数耦合迭代计算方法（关键技术一）”，并完成开发；2）提出了“基于增益变化的削弱过流保护和提高宽范围输入下的输出电压稳定性多目标控制方法（关键技术二）”，并完成开发。3）提出了 “功率单元实时故障诊断与容错控制方法（关键技术三）”，并完成了开发；4）负责产品的参数选型、设计制造和测试。2. 陕西兴安润通电气化有限公司陕西兴安润通电气化有限公司是中铁第一勘察设计院集团有限公司的全资子公司，主要经营：铁路电气化、送变电、机电设备安装；电力、电气化新技术、新材料、新设备的开发、研制、销售租赁及代理；电力、电气化技术咨询、培训、勘察设计、设施运营维护管理等。公司尊崇“踏实、拼搏、责任”的企业精神，并以诚信、共赢、开创经营理念，始终坚持用户至上，用心服务于客户。对本项目技术创新和应用的贡献：1）产品应用过程中的技术背景调研、应用工况调研与分析；2）提出了软充电及特性斜率软启动控制、大电流短路控制方法(关键技术四)；3）负责产品HMI就地监控系统的界面设计与测试；4）负责产品在试运行阶段和应用阶段的运行维护；5）负责产品的技术推广。第一完成人简介    <img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370975649727408455672039.jpg" title="序号17_12_5_第一完成人半身照.jpg" alt="序号17_12_5_第一完成人半身照.jpg" width="400" height=""/>   姚鹏   珠海万力达电气自动化有限公司研发中心特种电源部主任姚鹏，男，2014年6月硕士毕业于湖南大学电气与信息工程学院，同年加入珠海万力达电气自动化有限公司工作，一直从事电气节能产品、电能质量补偿装置、电力电子变换装置的研发工作。姚鹏同志现任研发中心特种电源部主任，主要技术成果如下：1）作为项目负责人，主导完成了“WLD2300铁路净化电源装置”项目的研发工作，该项目已通过电力电子行业科技成果鉴定，鉴定结论为国内领先水平；2）参与完成了“台区电能质量治理系统”等3个项目的研发；3）发表SCI一区论文1篇（IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID），EI论文1篇（电力系统自动化）；4）授权发明专利1项及4项实用新型专利，另有8项发明专利处于公开阶段或实审阶段。5）受铁道学会邀请参与编写《铁道专用27.5/10kV交流/直流变流电源装置技术条件》，目前标准处于意见征集阶段。

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