Результаты поиска

В статье представлены результаты исследований эффективности работы системы накопления электроэнергии в тяговом электроснабжении на примере одного из участков ОАО «РЖД». Рассмотрены результаты измерений электрических величин электроподвижного состава при движении по исследуемому участку железной дороги. На основе имитационного моделирования получена оценка влияния систем накопления электроэнергии на пропускную способность участка железной дороги. Построены графики изменения минимального межпоездного интервала и минимального напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в зависимости от мощности системы накопления, энергоемкости и пороговых напряжений для режимов заряда и разряда. Разработан алгоритм работы системы накопления электроэнергии на тяговой подстанции или линейном устройстве. На основе результатов моделирования построен график степени заряженности и определена зарядная характеристика, позволяющая поддерживать глубину разряда на уровне не более заданной. По результатам расчетов определены мощность, энергоемкость и зарядная характеристика системы накопления, обеспечивающие требуемый уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в границах межподстанционных зон.

При моделировании систем тягового электроснабжения, отражающем электрические процессы взаимодействия системы тягового электроснабжения и подвижных электрических нагрузок (электровозов и электропоездов), одним из элементов которых является организация имитации передвижения поездов в пространстве. Эффект перемещения поездов в имитационном моделировании (ИМ) в среде MatLab по заданному графику движения на анализируемом участке приводит к необходимости последовательного переключения моделей электроподвижного состава (ЭПС) к тяговой сети таким образом, что реализуется эффект его перемещения по участку. Однако в этом случае возникают процессы, реально не имеющие места в действительности. Это связано с реализацией дискретного способа моделирования перемещения, характеризующегося тем, что ЭПС, находящийся на одной ячейке - модели тяговой сети
в один момент времени, в последующий скачком переходит на другую. При этом ЭПС предыдущей ячейки отключается, а на ячейку следующей включается. При этом возникают не существующие в действительности процессы коммутации, искажающие результаты исследований. Методу снижения отрицательных последствий от таких искажений и посвящена данная статья.

Увеличение скоростей движения электроподвижного состава оказывает влияние на энергетические показатели работы системы тягового электроснабжения. Одним из технических решений задачи по выравниванию графика тяговой нагрузки для снижения потерь напряжения в контактной сети является применение систем накопления электроэнергии. В статье приведены результаты имитационного моделирования, позволяющие оценить изменение энергетических показателей электропоезда при увеличении скоростей движения для условий одиночного следования электропоезда по участку. По результатам тяговых расчетов показано влияние уровня напряжения на токоприемнике электропоезда на техническую скорость, отклонение которой для граничных значений напряжения в скоростном движении составляет около 1 %. Для выбранного участка скоростного движения и технических скоростей обоснован уровень напряжения для проведения тяговых расчетов. Получены зависимости изменения средних значений нагрузки и технической скорости при увеличении максимальной скорости движения до 250 км/ч. Определены статистические оценки для напряжения на токоприемнике электропоезда Velaro RUS. Показано влияние энергоемкости бортовой системы накопления при соответствующей зарядной характеристике на снижение максимальных токов. Получены зависимости для падения напряжения на токоприемниках электропоезда при увеличении скоростей движения. Выполнена оценка максимальной энергоемкости устройств накопления для наиболее тяжелых условий эксплуатации при одиночном следовании электропоезда по участку. Приведенные результаты позволяют определить перспективы совершенствования способа расчета энергетических показателей и применения систем накопления на участках скоростного движения в качестве бортовых систем и сравнить их эффективность со стационарными системами на основе имитационного моделирования, в котором реализуются различные алгоритмы управления.

В статье рассмотрен вопрос повышения эффективности работы преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока. Приведен алгоритм расчета потерь электроэнергии в преобразовательных агрегатах по фиксируемым системой действующим значениям фазного напряжения первичной обмотки трансформатора и тока нагрузки каждого преобразовательного агрегата. На примере условной тяговой подстанции дана оценка влияния уставок срабатывания режимной автоматики преобразовательных агрегатов на потери электрической энергии.

Выполнение расчетов показателей работы системы тягового электроснабжения в установившихся режимах ориентировано на решение широкого круга задач, связанных с выбором параметров силового оборудования тяговых подстанций, размещением линейного оборудования, сечения контактной подвески, сравнением вариантов по технико-экономическим показателям. В настоящее время появление различных регулируемых устройств в системе тягового электроснабжения обусловливает необходимость совершенствования методов и алгоритмов расчета, используемых в различных программных комплексах. В настоящей работе рассмотрены вопросы построения схем замещения при моделировании работы системы тягового электроснабжения в установившихся режимах с учетом устройств автоматического включения-отключения резервного преобразовательного агрегата тяговой подстанции и накопления электроэнергии. Представлены соответствующие схемы замещения и фрагменты алгоритмов расчета, учитывающие характеристики и режимы работы указанных устройств. Применение предложенных схем замещения позволяет учесть в расчетах различие внешних характеристик преобразовательных агрегатов, оценить соответствие уставок автоматики уровню электротяговой нагрузки и влияние работы устройства на уровень напряжения на шинах подстанции и в контактной сети, нагрузочную способность тяговых подстанций, а для устройства накопления с учетом зарядной и разрядной характеристик дополнительно оценить влияние на эффективность применения рекуперативного торможения. Предложенные алгоритмы работы устройств предназначены для совершенствования методов расчетов показателей системы тягового электроснабжения. В работе предложен усовершенствованный метод расчета показателей системы тягового электроснабжения, основанный на одновременном проведении тягового и электрического расчета, базирующийся на базе данных расчетов, выполненных для различных условий следования электроподвижного состава на участке железной дороги.

Одним из свойств надежности электроснабжения электроподвижного состава железных дорог является безотказная работа системы тягового электроснабжения в различных режимах ее работы. Для послеаварийных и вынужденных режимов работы системы тягового электроснабжения характерно снижение показателей нагрузочной способности. С целью обеспечения пропускной и провозной способности участка железной дороги по устройствам тягового электроснабжения предлагается рассмотреть применение устройств накопления электроэнергии на электроподвижном составе и в системе тягового электроснабжения. Исследования, проводимые отечественными и зарубежными учеными, позволяют оценить эффективность альтернативных решений по повышению надежности электроснабжения, к которым относятся различные варианты применения устройств накопления электроэнергии на электроподвижном составе и в системе тягового электроснабжения. В настоящей статье представлены результаты обзора указанных решений, предложена имитационная модель системы тягового электроснабжения и электроподвижного состава с устройствами накопления электроэнергии на базе различных аккумуляторов и суперконденсаторов. Моделирование изменения режимов работы системы тягового электроснабжения выполнено с учетом управления состоянием коммутационных аппаратов. Результаты расчетов позволяют оценить падение напряжения на выходе накопителей электроэнергии, в том числе с учетом экспоненциальной зоны разрядной характеристики аккумуляторов, оценить изменение напряжения для заданной электротяговой нагрузки в зависимости от энергоемкости накопителя, выполненного на основе наиболее распространенных типов аккумуляторов и суперконденсатора.

Рассмотрен вариант применения цепной контактной компенсированной подвески с рычагами и боковым токосъемом для трехфазной системы тягового электроснабжения (ТСТЭ). Две разнофазные контактные подвески располагаются с разных сторон от оси пути. Электроподвижной состав должен иметь два токоприемника, которые давят на контактный провод от оси пути в противоположные стороны. Произведено описание конструкции контактной подвески в целом и основных узлов, в частности крепление стержней, что позволяет обеспечить вертикальный зигзаг и ограничить поперечное перемещение контактного провода. В точках у опор рычаги соединены с консолями и имеют узел для создания угловой жесткости. Кроме этого поворот данных рычагов ограничен в сторону к оси пути и в противоположную сторону. Этим самым предотвращается возможность схлестывания разнофазных контактных проводов. В соответствии с указанной конструкцией была разработана математическая модель данной контактной подвески на основе метода конечных элементов, обеспечивающая расчет в статике и динамике с учетом токоприемника. Для описания токоприемника используется распространенная трехмассовая модель. На основе анализа результатов, полученных с помощью данной модели, определено влияние конструктивных параметров подвески, поперечного ветра и скорости движения токоприемника на качество токосъема, установлены границы применимости рассматриваемой подвески в зависимости от величины данных параметров. Определено, что в отличие от обычной контактной подвески с вертикальным токосъемом для подвесок с боковым токосъемом значительное влияние на качество токосъема оказывает боковой ветер. Именно скорость ветра является основным фактором, ограничивающим возможность применения подвески с боковым токосъемом.

В статье освещены темы энергоэффективности тяги поездов в ОАО «РЖД». Обоснована актуальность научных исследований в данном вопросе. Приведены требования к организационно-техническим мероприятиям, внедряемым с целью повышения энергоэффективности тяги поездов. Определены группы факторов, фактически влияющих на показатели энергоэффективности. Предложено создание интеллектуальной системы мониторинга и планирования энергоэффективности тяги поездов. Сформулированы цели и задачи создания такой системы. Описаны основные особенности и классы интеллектуальных систем в контексте их применения для решения обозначенных в статье задач. Приведены функциональная схема предлагаемой системы и ее описание.

В статье рассматривается вопрос применения систем накопления электроэнергии на железнодорожном транспорте. Отмечено, что они применяются в возобновляемых источниках энергии и на гибридных маневровых тепловозах. Указана возможность применения систем накопления электроэнергии для повышения эффективности использования электроэнергии на тягу поездов. Внедрению систем накопления электроэнергии в системе тягового электроснабжения препятствуют высокие капитальные затраты и необходимость усиления сразу нескольких смежных межподстанционных зон. Предложено рассмотреть возможность создания мобильной системы накопления электроэнергии, все оборудование которой будет размещаться в контейнерах, установленных на грузовые платформы, что позволит оперативно перемещать такую систему. Целью внедрения мобильной системы накопления электроэнергии является временное усиление системы тягового электроснабжения во время проведения планового капитального или аварийно-восстановительного ремонта одного из путей на двухпутных участках железной дороги, когда возникает необходимость пакетного пропуска поездов поочередно в четном и нечетном направлениях по одному пути. Возможность применения мобильной системы накопления электроэнергии рассмотрена на примере реального участка железной дороги. Для заданного графика пропуска пакетов поездов определены зависимость отбираемой мощности накопителя от времени, максимальная мощность и номинальная эффективная энергоемкость системы накопления. Дана оценка стоимости системы накопления электроэнергии. Показано, что более 70 % от общей стоимости системы накопления электроэнергии приходится на импортную подсистему преобразования энергии. Сделан вывод о необходимости разработки отечественных преобразовательных подсистем.

Контактная сеть является одним из наиболее уязвимых элементов системы тягового электроснабжения. Превалирующее число событий в хозяйстве электроснабжения связано именно с контактной сетью. Статья посвящена методике бесконтактной диагностики контактной сети электрифицированных железных дорог. В работе предлагается использовать способ диагностики контактной сети на основе оптических элементов с последующей цифровой обработкой данных и расчетом геометрических параметров. Данный способ отличается невысокой стоимостью устройства в отличие от аналогов и высокой точностью расчета. Приводятся анализ и выбор оптимальных мест установки оптических устройств. Представлена методика бесконтактной диагностики проводов контактной сети электрифицированных железных дорог.

В статье рассмотрены различные подходы при оценке токовых уставок на включение и отключение второго преобразовательного агрегата при внедрении систем резервирования мощности тяговых подстанций постоянного тока. Рассмотрены преимущества и недостатки существующих методов. Предложен видоизмененный алгоритм расчета токовых уставок срабатывания режимной автоматики преобразовательных агрегатов. Сравнительный анализ токов срабатывания автоматики преобразовательного агрегата выполнен на примере тяговых подстанций действующего участка Западно-Сибирской железной дороги.

В статье описаны общие принципы создания расчетной модели системы тягового электроснабжения железных дорог постоянного тока для оценки потенциала энергоэффективности рекуперативного торможения, а также способы апробации полученной модели с целью установления степени ее адекватности.

Совершенствование методов электрических расчетов в общем случае направлено на повышение точности получаемых результатов. Одним из направлений совершенствования методов расчета является учет в расчетах различных факторов, оказывающих влияние на точность расчета параметров системы тягового электроснабжения. В настоящей статье рассмотрен подход, направленный на совершенствование метода электрического расчета в части повышения точности путем изменения алгоритма расчета и учета ряда дополнительных факторов.

В статье приведен анализ составляющих энергетической эффективности рекуперативного торможения и факторов, влияющих на эффективность применения рекуперативного торможения и использования энергии рекуперации. Описаны методы оценки энергетической эффективности рекуперации и результаты экспериментальных исследований эффективности рекуперации. Выполнено обоснование использования метода имитационного моделирования как способа оценки потенциала рекуперативного торможения. Представлена последовательность выполнения работ.

В настоящее время нечеткие нейронные сети нашли широкое применение при моделировании сложных производственных процессов. В статье рассмотрено применение нечеткой логики для формирования математической модели электропотребления на железнодорожном транспорте на примере тяговой подстанции Дорогино. Представлен алгоритм выбора структуры нечеткой нейронной сети, в том числе вида и коли-чества функций принадлежности на входе и количества циклов обучения. Выполнен сравнительный анализ полученных структур путем оценки средней квадратической ошибки.

В статье рассматриваются вопросы, связанные с теоретическими и экспериментальными исследованиями режимов работы системы тягового электроснабжения. Выполнен сравнительный анализ напряжений на шинах тяговых подстанций с неуправляемыми выпрямителями и шинах тяговых подстанций с преобразовательными агрегатами, оборудованными системой бесконтактного автоматического регулирования напряжения, показаны различия между ними. Детально исследованы режимы работы активного поста секционирования с пунктом повышения напряжения. В результате исследований выявлено, что продолжительность наблюдения максимальных значений напряжения на шинах подстанции выше среднего уровня напряжения холостого хода составляет около 5 - 10 % от времени суток, на активных постах - около 7 - 8 %, на пассивных - 10 - 13 %. Максимальная мощность в активном режиме работы поста секционирования с пунктом повышения напряжения при понижении напряжения в контактной сети составляет 2,9 МВт. Средний объем электроэнергии, возвращаемый в контактную сеть пунктом повышения напряжения, за один эпизод составляет 170 кВт·ч. Средняя продолжительность работы в активном режиме для одного случая

В статье выполнен анализ влияния параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на величину полезного использования энергии рекуперации и величину потерь электроэнергии, обусловленных протеканием энергии рекуперации по системе тягового электроснабжения к различным потребителям. Величина потерь энергии рекуперации определяет степень эффективности ее использования. Предлагаются подходы к последовательному определению эффективности использования энергии рекуперации и расчету численных значений величин, характеризующих параметры системы тягового электроснабжения, учет которых необходим для адекватного анализа потокораспределения энергии рекуперации. Определено, что для оценки влияния параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на эффективность использования энергии рекуперации достаточно использовать метод регрессионного анализа. Рассчитаны значения относительного сопротивления контактной сети в зависимости от типа контактной подвески и от схем питания тяговой сети. Показано, что параметры и режимы работы системы тягового электроснабжения оказывают влияние на потери в контактной сети, в выпрямительно-инверторных преобразователях и тяговых трансформаторах тяговых подстанций постоянного тока, на величину возврата энергии рекуперации по шинам тяговых подстанций и на относительное изменение потерь в системе тягового электроснабжения при применении рекуперативного торможения.

В статье изложен порядок составления программ энергосбережения в хозяйстве электрификации и электроснабжения. Приведен перечень основных мероприятий, направленных на снижение потерь электроэнергии в тяговой сети и оборудовании тяговых подстанций, а также на повышение пропускной способности участков железных дорог. Представлены результаты исследований по оценке потенциала повышения энергоэффективности системы тягового электроснабжения железных дорог.

Предметом исследований, результаты которых представлены в статье, являются аварийные режимы в системах тягового электроснабжения (СТЭ) 27,5 кВ, вызванные короткими замыканиями (КЗ). Цель исследований состояла в анализе погрешностей расчета токов КЗ, возникающих при упрощенном эквивалентировании внешней сети на основе реактансов, определяемых мощностью короткого замыкания. Для достижения сформулированной цели выполнены сопоставительные расчеты токов КЗ для ряда типовых схем СТЭ при использовании полных моделей в фазных координатах и упрощенных, сформированных на основе реактансов электроэнергетической системы (ЭЭС). Моделирование показало, что расчеты токов КЗ в контактной сети тупиковой тяговой подстанции (ТП) по реактансам ЭЭС дают приемлемую точность для тока фидера контактной сети ТП, вблизи которой происходит короткое замыкание. Однако погрешность расчета тока удаленной от места КЗ подстанции может достигать 100 % при мощности КЗ на вводах ТП около 300 МВ·А и снижается до значений порядка 10 % при увеличении этого параметра до 2500…3000 МВ·А. При питании группы тяговых подстанций от двух линий 110 кВ погрешности расчетов по эквивалентным реактансам значительно меньше, однако при мощности КЗ 300 МВ·А они достигают 35 % и снижаются до 10 % при мощности КЗ на вводах более 550 МВ·А. Вариант питания тяговых подстанций от двух ЛЭП-220 отличается небольшими погрешностями расчетов токов КЗ по эквивалентным реактансам внешнего электроснабжения: отличия от расчетов по полной схеме не превышают 9 % при мощности КЗ 1200 МВ·А и более. Полученные результаты могут использоваться при совершенствовании существующих и создании новых методик определения токов КЗ в тяговых сетях 27,5 кВ.

В статье рассмотрены вопросы исследования небаланса электроэнергии на тягу поездов, в том числе описан метод, предусматривающий оценку вклада составляющих небаланса в его общую величину, с возможностью их разнесения между участниками перевозочного процесса: службой электрификации и электроснабжения дирекции инфраструктуры, службой автоматики и телемеханики дирекции инфраструктуры, дирекцией тяги и дирекцией моторвагонного подвижного состава. Описанный метод позволяет более детально проводить анализ факторов, повлиявших на изменение составляющих небаланса, и в дальнейшем разрабатывать организационно-технические мероприятия по его снижению.

Анализ волновых процессов в системе, включающей в себя линии электропередач, тяговые подстанции, тяговую сеть переменного тока и электроподвижной состав, необходим для точной оценки энергетических показателей ее работы. Сложность такого анализа заключается в том, что рассматриваемая система является разветвленной с сосредоточенными и распределенными параметрами. Входящий в нее электроподвижной состав представляет собой динамическую нагрузку. Предлагаемая математическая модель системы тягового электроснабжения переменного тока позволяет рассмотреть электромагнитные процессы в различных ее точках с учетом волновых процессов.

В статье рассмотрены вопросы применения автоматизированных систем учета электроэнергии с целью контроля параметров работы системы тягового электроснабжения в условиях скоростного и тяжеловесного движения. В качестве основной системы контроля предложена автоматизированная система мониторинга энергоэффективности перевозочного процесса. Результаты апробации системы рассмотрены на примере измерений в границах действующего участка железных дорог постоянного тока Шаля - Подволошная Свердловской железной дороги.

Цель представленных в статье исследований состояла в разработке компьютерных моделей для определения электромагнитных полей (ЭМП), создаваемых трехфазными системами тягового электроснабжения (СТЭ) напряжением 25 кВ. В отличие от традиционных однофазных СТЭ трехфазные системы отличаются электромагнитной сбалансированностью, обеспечивают симметричные нагрузки подстанций, повышение напряжений на токоприемниках подвижного состава, снижение несимметрии и несинусоидальности в питающих сетях 110 - 220 кВ. Однако вопросы количественной оценки условий электромагнитной безопасности в трехфазных тяговых сетях остаются неизученными. Для реализации сформулированной цели использовались методы моделирования режимов и ЭМП, разработанные в Иркутском государственном университете путей сообщения, отличительная особенность которых состоит в применении фазных координат; при этом модели элементов СТЭ формируются на базе решетчатых схем замещения. Моделирование проведено для схем трехфазных СТЭ различной сложности, при этом сложная тяговая сеть была реализована путем модификации модели реальной СТЭ одной из магистральных железных дорог Восточной Сибири. Рассматриваемый участок включал в себя 33 тяговые подстанции и 32 межподстанционные зоны. Осуществлялся пропуск 93 поездов в каждом направлении с интервалом 12 минут, масса поездов нечетного направления составляла 3200 т, четного - 6000 т. Результаты моделирования показали, что по сравнению с типовой СТЭ напряжением25 кВ в трехфазной системе максимум напряженности электрического поля увеличивается на 2,5 %. Максимальное значение напряженности магнитного поля снижается на 26 %. Аналогичные показатели для средних значений составляют 2,6 и 19 %. Разработанные цифровые модели позволили получить новые научные результаты, характеризующие пространственную структуру электромагнитных полей и условия электромагнитной безопасности в перспективных тяговых сетях трехфазной конструкции. Предложенная методика и разработанные компьютерные модели могут использоваться при проектировании перспективных СТЭ трехфазной конструкции. В условиях цифровизации транспортной электроэнергетики применение этой методики позволит научно обоснованно подходить к анализу условий электромагнитной безопасности в тяговых сетях и разрабатывать мероприятия по ее улучшению.

В статье рассматривается проблема повышения эффективности рекуперативного торможения на участках железных дорог постоянного тока. Для выявления причин снижения уровня удельной рекуперации на участке предлагается алгоритм, позволяющий определять причины снижения уровня удельной рекуперации на произвольном участке мониторинга с учетом определения работоспособности локомотива, параметров работы системы тягового электроснабжения и исполненного графика движения поездов. Рассмотрены основные этапы работы алгоритма на примере одного из участков железной дороги.

В статье рассматриваются вопросы оценки влияния графика движения поездов на объем электропотребления на тягу на участках постоянного тока с I-м типом профиля пути. Предложены параметры графика движения поездов, оказывающие влияние на расход электроэнергии на тягу на участках пос-тоянного тока с I-м типом профиля пути. В число основных параметров расписания включены статистические величины и параметры, характеризующие условия пакетного пропуска поездов, остановки и твердые нитки расписания грузовых поездов. На основе имитационного моделирования получены основные зависимости изменения объема электроэнергии на тягу на участке в системе тягового электроснабжения при изменении параметров расписания движения поездов. Полученные зависимости изменения объема электроэнергии на тягу позволяют выполнить оценку и определить диапазоны изменения параметров графика, в которых вариация объема минимальна. в рассмотренных диапазонах изменения параметров графика движения поездов объем электроэнергии для участков постоянного тока с I-м типом профиля изменяется в пределах 1 % при постоянст-ве прочих факторов.