Моделирование режимов систем электроснабжения стационарных объектов железных дорог
Ключевые слова:
железнодорожный транспорт, линия электропередачи, системы электроснабжения стационарных потребителей, моделированиеАннотация
Для обеспечения железнодорожных перевозок необходима развитая инфраструктура, включающая предприятия по обслуживанию и ремонту подвижного состава, путевого хозяйства, а также объекты сигнализации, централизации, автоблокировки и связи. Функционирование этой инфраструктуры невозможно без надежного электрообеспечения, поэтому на многих тяговых подстанциях железных дорог переменного тока сооружаются распределительные устройства 6-10-35 кВ, осуществляющие электроснабжение стационарных потребителей. Из-за влияния однофазной тяговой нагрузки в системах электроснабжения этих потребителей может возникать значительная несимметрия, уровни которой часто превышают допустимые нормы, что приводит к негативным эффектам, заключающимся в росте потерь и сокращении сроков службы электрооборудования. Необходима разработка и внедрение средств для улучшения качества электроэнергии, выбор которых в условиях проводимой в настоящее время цифровизации электроэнергетики должен осуществляться на основе компьютерных технологий. Для использования такого подхода нужны цифровые модели системы электроснабжения, корректно учитывающие все их важные аспекты. Такие модели могут быть реализованы на базе методов и средств, разработанных в Иркутском государственном университете путей сообщения. В основу этих методов положен подход, использующий фазные координаты, позволяющие получить наиболее близкое к физике процессов формализованное описание режимов трехфазно-однофазных электрических сетей. В статье представлены результаты исследований, направленных на разработку моделей систем электроснабжения стационарных объектов железнодорожного транспорта; при этом наибольшее внимание уделялось объектам сигнализации, централизации, автоблокировки и связи. Для моделирования применялся программный комплекс «Fazonord». С целью детального исследования режимов моделирование проведено для следующих вариантов: нагрузки на шинах 0,4 кВ подключались на фазные или линейные напряжения; выполнялась вариация протяженности питающих линий электропередачи 10 кВ; имитировались однофазные замыкания на землю; варьировались нагрузки трансформатора собственных нужд и потребителей, подключенных к шинам 0,4 кВ подстанций стационарных объектов; осуществлялось изменение тяговой нагрузки в целях определения ее влияния на систему электроснабжения; рассматривалось три вида нагрузок – трехфазная симметричная, двухфазная и однофазная; проводилось варьирование протяженности питающих линий электропередачи.
Библиографические ссылки
Авилов В.Д. Повышение качества электроэнергии в распределительных сетях нетяговых потребителей // Изв. Транссиба. 2013. № 1 (13). С. 48–54.
Авилов В.Д., Третьяков Е.А., Краузе А.В. Управление качеством электроэнергии в распределительных сетях железнодорожного транспорта // Омский научный вестник. 2013. № 1 (117). С. 183–187.
Бобун А.А., Пинчуков П.С. Мониторинг качества электрической энергии в линиях автоблокировки железных дорог// Актуальные вопросы и перспективы развития науки и образования. Нефтекамск, 2018. С. 23–26.
Карабанов М.А. Снижение влияния системы тягового электроснабжения на электропитание нетяговых потребителей в моменты подключения преобразовательных агрегатов // Известия Транссиба. 2011. № 3 (7). С. 58–67.
Каштанов А.Л., Ананьева Н.Г. Электрические распределительные сети железнодорожных узлов: проблемы и пути их решения // Известия Транссиба. 2018. № 1 (33). С. 79–87.
Ожиганов Н.В., Попов А.А., Ожиганов С.Н. О повышении качества и надежности электроснабжения средств ЖАТ // Автоматика, связь, информатика. 2017. № 10. С. 27–30.
Ожиганов Н.В. Повышение качества электроэнергии для ЖАТ // Автоматика, связь, информатика. 2012. № 1. С. 22–26.
Орешков Е.В. Управление качеством электроэнергии в распределительных сетях железнодорожного транспорта // Качество в производственных и социально-экономических системах. Курск, 2018. С. 106–109.
Соколов С.Е., Соколова И.С. Регулирование напряжения в системах электроснабжения нетяговых потребителей железнодорожного транспорта // Вестн. Казах. акад. транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. 2014. № 6 (91). С. 154–157.
Shinzo Tamai. Novel power electronics application in traction power supply system in Japan. 2014 16th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition. 2014 Publisher: IEEE. DOI: 10.1109/EPEPEMC.2014.6980579.
Improving the Quality of Electrical Energy in the Railway Power Supply System / Ye. Sokol, V. Zamaruiev, V. Ivakhno et. al. // 2018 IEEE 38th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). 2018 Publisher: IEEE. DOI:10.1109/ELNANO.2018.8477533.
Kneschke T. Voltage flicker calculations for single-phase AC railroad electrification systems. Proceedings of the 2003 IEEE/ASME Joint Railroad Conference. 2003 Publisher: IEEE. DOI: 10.1109/RRCON.2003.1204662.
Optimal Design for Power Quality of Electric Railway / H. Lee, G. Kim, S. Oh et al. // SICE-ICASE International Joint Conference. 2006 Publisher: IEEE. DOI:10.1109/SICE.2006.314842.
Анализ результатов моделирования системы электроснабжения нетяговых потребителей железнодорожного транспорта / И.С. Евдасёв, А.В. Дробов, В.Н. Галушко и др. // Проблемы безопасности на транспорте. – Гомель, 2017. С. 219–221.
Дробов А.В. Статистическая проверка адекватности математической модели системы электроснабжения нетяговых железнодорожных потребителей // Информационно-телекоммуникационные системы и технологии. Кемерово, 2017. С. 65–67.
Евдасев И.С., Галушко В.Н., Дробов А.В. Моделирование системы электроснабжения нетяговых потребителей железнодорожного транспорта // Вестн. Белорус. гос. ун-та трансп. Сер.: наука и транспорт. 2017. № 2 (35). С. 33–36.
Третьяков Е.А., Малышева Н.Н. Моделирование установившихся режимов системы электроснабжения нетяговых потребителей // Совершенствование электромеханических преобразователей энергии. Омск, 2010. С. 54–61.
Zaytseva L.A., Zaytsev V.V. Methods and Tools for Predicting Working Modes of Railroad Power-Supply Systems // IET International Conference On Railway Condition Monitoring. 2006 Publisher: IET.
Funabiki S., Nakano H., Tanaka T. A fuzzy-based control strategy for leveling electric power fluctuations in railroad substations. 4th IEEE International Conference on Power Electronics and Drive Systems. IEEE PEDS 2001. Indonesia. Pro.
Hill R.J., Cevik I.H. On-line simulation of voltage regulation in autotransformer-fed AC electric railroad traction networks. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 1993. Vol.: 42. Iss. 3. Publisher: IEEE.
Черемисин В.Т., Комяков А.А. Моделирование процессов электропотребления в системе нетягового электроснабжения железнодорожного транспорта. Омск, 2017. 161 с.
Аржанников Б.А., Сергеев Б.С., Набойченко И.О. Системы электроснабжения устройств СЦБ. Екатеринбург : Изд-во УрГУПС, 2009. 101 с.
Герман Л.А., Векслер М.И., Шелом И.А. Устройства и линии электроснабжения автоблокировки. М. : Транспорт, 1987. 192 c.
Герман Л.А., Калинин А.Л. Электроснабжение автоблокировки и электрической централизации. М.: Транспорт, 1974. 168 с.
Валияхметова В.К., Николаев В.Л., Власова В.А. Повышение надежности электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог // Современные инновации в науке, образовании и технике. 2018. С. 27–29.
Дорощук Д.В., Евдасев И.С. О параметрической надежности систем нетягового электроснабжения железнодорожного транспорта // Проблемы безопасности на транспорте. Гомель, 2005. С. 185–187.
Дынькин Б.Е., Лохманов В.В. Электроснабжение нетяговых потребителей железных дорог с использованием альтернативных источников энергии // Транспорт: наука, образование, производство. Ростов на Дону, 2017. С. 92–96.
Use of Renewable Energy Sources to Power Railroad Traffic Safety Installations / E. Spunei, B. Protea, I. Piroi et ai // 11th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE). 2019 Publisher: IEEE.
Косарев А.Б., Сербиненко Д.В. Система обеспечения электромагнитной совместимости устройств автоблокировки и связи с тяговым электроснабжением переменного тока // Вестн. Науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп. 2011. № 6. С. 17–22.
Косарев А.Б., Сербиненко Д.В., Юрков А.Ю. Электрическое влияние системы тягового электроснабжения с высоковольтным питающим проводом на воздушные линии электропередач // Транспорт: наука, техника, управление. 2013. № 9. С. 21–24.
Головнёв Г.Е. Повышение энергетической эффективности работы системы электроснабжения нетяговых потребителей // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте. Омск, 2016. С. 80–84.
Куликова Е.А., Бебрис А.Н. Инновационное оборудование для повышения энергоэффективности систем электроснабжения нетяговых потребителей // Современные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации. Нефтекамск, 2017. С. 18–23.
Митрофанов А.Н., Гаранин М.А., Добрынин Е.В. Управление технологиями электропотребления и энергосбережения. Самара : Изд-во СамГУПС, 2009. 150 с.
Никифоров М.М., Норкин И.Ю. Повышение технико-экономических показателей системы нетягового электроснабжения при внедрении АСКУЭ розничных рынков электроэнергии // Транспорт Урала. 2009. № 2 (21). С. 97–99.
Еркебаев А.Ж. Анализ методов оценки эффективности использования электроэнергии на нетяговые нужды железнодорожного транспорта // Разработка и эксплуатация электротехнических комплексов и систем энергетики и наземного транспорта. Омск, 2018. С. 59–66.
Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2005. 273 с.
Улучшение качества электроэнергии в системах электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог / В.П. Закарюкин и др. ; под ред. А.В. Крюкова. М. ; Берлин : Директ-Медиа, 2020. 183 с.
Воропай Н.И. От плана ГОЭЛРО к глобальному электроэнергетическому интернету // Электричество. 2020. № 12. С. 10–13.
