Результаты поиска

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.

Приведен расчет распределения электрических величин в системе, состоящей из трех проводников: первый расположен на поверхности однородной среды, два других расположены на глубине h и h соответственно. В реальных условиях проводник, расположенный на поверхности среды, соответствует рельсовому пути, а сооружения - двум трубопроводам. В качестве примера был рассмотрен участок рельсовой сети с двумя сосредоточенными нагрузками. Получены выражения для тока, потенциала и плотности тока утечки первого и второго сооружений. При выведении выражений для расчетов был использован метод преобразования Фурье. Полученные аналитические выражения показали, что присутствие второго сооружения увеличивает в первом значения электрических величин. Проведен анализ влияния тока утечки и сопротивления изоляции второго сооружения на распределение электрических величин в первом

В данной статье рассматривается алгоритм, позволяющий оценить эффективность внедрения энергосберегающих устройств и технологий в системах тягового и нетягового электроснабжения. С помощью методов математической статистики произведена оценка эффективности внедрения энергосберегающего устройства в системе тягового электроснабжения. В соответствии с алгоритмом представлены результаты расчетов.

В статье дана характеристика текущего состояния в электросетевом комплексе нетягового электроснабжения железнодорожного транспорта. Показаны основные недостатки существующей системы учета электроэнергии в распределительных сетях 0,4 - 10 кВ. Рассмотрены основные направления по инновационному развитию электросетевого комплекса нетяговой энергетики, в том числе направленные на повышение энергоэффективности процесса преобразования, передачи и потребления электрической энергии за счет управления режимами работы распределительных сетей. Приведено описание основных принципов построения «Цифрового района электроснабжения».

Крупномасштабные инвестиционные проекты ОАО «РЖД» по увеличению грузооборота предполагают увеличение нагрузки на существующие участки электрифицированных железных дорог, в связи с чем актуальной является проблема обеспечения пропуска требуемого количества пар поездов по участкам железных дорог. Электропотребление на железных дорогах переменного тока характеризуется достаточно высоким потреблением реактивной мощности, обусловленным спецификой электроподвижного состава переменного тока, что приводит к повышенному уровню потерь напряжения и мощности и, как следствие, к снижению энергетической эффективности и потенциальной пропускной и провозной способности железных дорог. Одним из наименее капиталоемких, а в некоторых случаях и единственно возможным рациональным способом усиления системы тягового электроснабжения переменного тока является использование устройств поперечной компенсации реактивной мощности. В статье рассмотрена методика определения мощности и выбора места размещения на участке железной дороги регулируемых и нерегулируемых устройств поперечной компенсации реактивной мощности в системах тягового электроснабжения 25 кВ и 2×25 кВ. Приведены расчет входного индуктивного сопротивления системы внешнего и тягового электроснабжения, основные варианты схем питания и секционирования тяговой сети и размещения устройств поперечной компенсации реактивной мощности, проверка обеспечения минимального уровня напряжения на токоприемнике электроподвижного состава. Результаты работы могут быть использованы как при проектировании новых участков железной дороги, так и при решении вопросов увеличения пропускной способности участков, находящихся в эксплуатации.

На тяговых подстанциях электрических железных дорог эксплуатируются различные преобразователи, в состав вентильных конструкций которых входят силовые вентили штыревого и таблеточного типа. При таком разнообразии вентильных конструкций становится актуальной проблема несоответствия объемов и качества информации о характеристиках и диагностических параметрах силовых полупроводниковых вентилей требованиям надежной работы системы электроснабжения. Для возможного прогнозирования нормальной работы диодов и тиристоров необходимы новые приборы и простые технологии профилактического диагностирования, соответствующие государственным и отраслевым стандартам и инструкциям. Одним из наиболее точных методов, позволяющих не только определить исправность вентилей, но и дать прогноз по сроку их службы, является метод диагностирования по повторяющемуся импульсному обратному току. Этот метод положен в основу создания прибора для измерения импульсных обратных токов (ПОИТ), который применяется на Западно-Сибирской железной дороге. С помощью этого прибора проведена диагностика около 30 тысяч вентилей, по результатам которой осуществлена отбраковка неисправных вентилей, спрогнозировано состояние вентилей на перспективу. Анализ статистики проведенных исследований позволил определить ряд мероприятий для повышения надежности работы преобразователей тяговых подстанций.

В статье рассмотрен подход, который позволяет уменьшить несимметрию потребляемых токов тяговыми подстанциями железных дорог из трехфазной системы электроснабжения с использованием компенсирующего устройства с несимметричной структурой. Реактивные токи компенсирующего устройства позволяют перераспределять между фазами тягового трансформатора активную и реактивную мощность несимметричной тяговой нагрузки и получать симметричную нагрузку трехфазной системы электроснабжения. Предложена теорема для определения проводимостей и реактивных токов ветвей компенсирующего устройства с несимметричной структурой в зависимости от тяговых нагрузок. В статье приведены расчетные выражения, с использованием которых можно вычислить проводимости и реактивные токи ветвей компенсирующего устройства для любой тяговой нагрузки фидерных зон, при которых эквивалентная нагрузка, включающая в себя реактивные токи ветвей устройства и токи фидерных зон, будет симметричной и активной. В качестве примера применения теоремы и предложенных выражений приведена тестовая задача, в которой рассмотрена вторичная обмотка тягового трансформатора с несимметричной тяговой нагрузкой фидерных зон, рассчитаны проводимости ветвей устройства. С использованием векторных диаграмм показано получение симметричной системы токов вторичной обмотки тягового трансформатора. Приведены математические выражения, позволяющие реализовать необходимый закон регулирования реактивных токов устройства. Определены необходимые диапазоны регулирования реактивных токов компенсирующего устройства на тяговой подстанции по заданным вероятностным законам изменения тяговых нагрузок. Рассмотрены несколько вариантов для реализации такого технического средства.

Однофазный трансформатор с дополнительным выводом (отпайкой) в средней точке вторичной обмотки является весьма распространенным элементом в составе различных электрических схем, в том числе на борту электроподвижного состава. Типовым случаем является питание от такого трансформатора двухполупериодной нулевой схемы выпрямления. Целью работы является подробное описание разработанной автором компьютерной модели упомянутого трансформатора, построенной на основе сочетания схемотехнического и операционного принципов составления. Предложенная модель может быть использована также для анализа процессов в однофазном двухобмоточном трансформаторе без отпайки с учетом возможных групп соединения I/I-6 или I/I-0. Группа соединения может быть учтена индивидуально для каждой половины вторичной обмотки при использовании отпайки. Показан пример встраивания модели трансформатора в более сложную компьютерную модель системы стабилизации тока возбуждения тяговых электродвигателей электровоза постоянного тока, в состав которой входит компьютерная модель насыщающегося дросселя, тиристорного выпрямителя, системы импульсно-фазового управления выпрямителем и замкнутой системы автоматического управления с пропорционально-интегральным регулятором тока и форсирующей нелинейностью. Полученные в ходе моделирования графики тока возбуждения в обмотке возбуждения коллекторного тягового электродвигателя и его реактивной составляющей показывают, что рассмотренная система стабилизации тока и ее компьютерная модель работоспособны и успешно выполняют возложенные на них функции: при спаде тока якоря ток возбуждения поддерживается за счет увеличения тока подпитки от выпрямителя управления возбуждением. Констатируются корректная работа и удобство использования разработанной компьютерной модели однофазного трансформатора с дополнительным выводом (отпайкой) в средней точке вторичной обмотки.

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.

Представлен метод расчета добавочного сопротивления дренажной установки тяговой подстанции постоянного тока. Существующий метод настройки дренажной защиты предполагает проведение ряда измерений с подбором добавочного сопротивления и последующей корректировкой его значения с учетом среднегодового тока тяговой подстанции. Целью данной работы является разработка алгоритма определения оптимального значения добавочного сопротивления с учетом обеспечения нормативных значений защитного потенциала на заземляющем устройстве и минимизации потерь в обратной тяговой сети. Представленный метод основан на применении теоремы взаимности, позволяющей изменить направление тока от источника к нагрузке на обратное при условии, если система является линейной. Составлен алгоритм расчета добавочного сопротивления дренажной установки тяговой подстанции. Проведен расчет значения добавочного сопротивления и потерь мощности в тяговой рельсовой сети для среднего значения тока тяговой подстанции. Приведены графики зависимости добавочного сопротивления и потерь мощности на нем от величины тока тяговой подстанции при минимальном и максимальном значениях защитного потенциала. Данный метод может быть рекомендован при проектировании защиты от коррозии заземляющих устройств тяговых подстанций постоянного тока.

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.

Статья посвящена совершенствованию методов исследования опор контактной сети на предмет их коррозионного разрушения. В качестве исследуемого объекта используются бетонные образцы, изготовленные в заводских условиях в соответствии с технологией изготовления железобетонных опор контактной сети и позволяющие моделировать физические процессы, происходящие в реальных опорах. В статье описан процесс изготовления лабораторных образцов железобетонных опор контактной сети. Выполнен анализ переходного процесса для схемы замещения бетонного образца. В результате получены формулы и разработана методология для расчета параметров границы раздела «арматура - бетон». Достоверность схемы замещения подтверждена путем построения теоретической зависимости тока от времени и сравнения ее с экспериментальной.

Рассмотрены коррозионные процессы при различных конструктивных изменениях заземляющей системы тяговой подстанции: строительство новых кабельных линий, расширение территории подстанции и т.д. Проведен расчет коррозионных процессов заземляющей системы, состоящей из трех электродов: сталь в бетоне, металлическая сетка в грунте, стальной вертикальный электрод в грунте. Представлены результаты расчетов, выполнен анализ коррозионных процессов при различных условиях.

В статье предложен способ повышения эффективности систем электропитания нетяговых потребителей за счет квадратичного накопления электрической энергии на реактивных элементах в режиме биения частоты. Приводится доказательство энергетической эффективности режима биений по сравнению с режимом полного резонанса применительно к реализации квазирезонансных импульсных источников электропитания. В статье рассматриваются также вопросы выбора оптимальной частоты биений по критерию максимального отношения накапливаемой энергии на реактивных элементах контура к затрачиваемой от первичного источника.

В статье представлен критерий выбора оптимального типа вейвлет-функции для цифровой обработки значений токов и напряжений при анализе режима электрической сети. Увеличение доли электроприемников, искажающих показатели качества электроэнергии, ставит перед исследователями задачу применять более совершенные математические аппараты для анализа и моделирования таких систем электроснабжения. Дискретное (пакетное) вейвлет-преобразование позволяет производить гармонический анализ токов и напряжений при нестационарных несинусоидальных режимах. Одной из ключевых задач развития цифровых технологий в электроэнергетике является создание и развитие интеллектуальных электрических сетей с внедрением новых алгоритмов цифровой обработки данных и принятия решений. При этом должны быть разработаны алгоритмы сжатия и удаленного восстановления данных о потреблении и производстве электрической энергии в облачной среде. Вейвлет-преобразование позволяет устранять негативный эффект растекания спектра, характерный преобразованию Фурье, при анализе несинусоидальных нестационарных режимов. На основании равенства Парсеваля вейвлет-преобразование дает возможность определить энергию спектра отдельных частотных диапазонов, определяемых глубиной разложения и частотой дискретизации исследуемого сигнала. Расчет энергии спектра вейвлет-коэффициентов позволяет производить сжатие объема потока мгновенных значений напряжений и токов. В статье представлены результаты непрерывного и дискретного вейвлет-преобразования тока при коммутации батареи статических конденсаторов. Коэффициент сжатия информации превысил 5,3. Вейвлет-преобразование проведено с помощью восьми различных вейвлет-функций. Критерием выбора оптимального материнского вейвлета определено условие максимальной энергии спектра и минимальное среднеквадратическое отклонение при восстановлении исходного сигнала.

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 рассматривается процесс применения оперативного расчета пропускной способности и межпоездных интервалов в рамках концепции координатного управления движением поездов. Предложенная методика направлена на решение задачи поиска достоверных межпоездных интервалов в реальном времени, расчета послеаварийного установившегося режима и оценивания надежности системы тягового электроснабжения, основанная на использовании аппарата искусственных нейронных сетей и современных средств интервального регулирования движения поездов.

Наличие постоянно меняющейся электротяговой нагрузки, распределенной не только по времени, но и в пространстве приводит к сложности детального мониторинга энергетической эффективности организации движения поездов ОАО «РЖД». Поэтому одной из первоочередных задач энергетической стратегии ОАО «РЖД» является внедрение инновационных технических средств и технологий. В работе рассмотрены основные положения и некоторые функциональные возможности создаваемого автоматизированного информационно-измерительного комплекса учета электрической энергии на электроподвижном составе.

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.

В статье рассмотрен вопрос обеспечения защиты контактной сети при выводе в ремонт оборудования распределительных устройств напряжением 3,3 кВ тяговых подстанций постоянного тока Называевского направления Омской дистанции электроснабжения Западно-Сибирской железной дороги. При выводе в ремонт оборудования распределительных устройств напряжением 3,3 кВ происходит увеличение зоны защиты для присоединений контактной сети смежных объектов системы тягового электроснабжения (тяговые подстанции, посты секционирования, пункты параллельного соединения). Для обеспечения защиты контактной сети постоянного тока вводятся в работу пониженные уставки срабатывания быстродействующих автоматических выключателей, которые неизбежно ограничивают пропускную способность участка для пропуска грузовых поездов. Рассмотрен существующий порядок вывода оборудования в ремонт с включением у тяговой подстанции поста секционирования. Оценены ограничения пропуска грузовых поездов при реализации существующей схемы. Просчитаны токи короткого замыкания и выбраны уставки защит быстродействующих выключателей при отключении поста секционирования и включении секционных разъединителей станции. Выявлено невыполнение условия выбора уставок защит при отстройке от минимального значения тока короткого замыкания. Для снижения ограничений разработан опытный образец короткозамыкателя контактной сети постоянного тока напряжением 3,3 кВ. Применение короткозамыкателя позволило осуществлять защиту контактной сети на время вывода в ремонт оборудования распределительного устройства без перевода на пониженные уставки срабатывания автоматических выключателей. Приведены технические характеристики и особенности предлагаемой конструкции устройства. Представлены результаты проведенного испытания короткозамыкателя контактной сети постоянного тока напряжением 3,3 кВ на участке Драгунская - Новокиевская - Любинская. Определены основные направления для дальнейших работы авторов.

В статье приведены основные положения методики определения индикаторов энергоэффективности электровозов. Представлены результаты расчетов индикаторов для электровозов серий 3ЭС5К, ЭП2К и 2ЭС6 применительно к действующим участкам железных дорог. Предложенный подход может быть использован для установления уровня энергоэффективности различных серий электроподвижного состава и их объективного сравнения при эксплуатации на различных участках с поездами различных масс с целью дальнейшего создания автоматизированной системы оптимизации использования тяговых ресурсов ОАО «РЖД».

Повышение скоростей движения на железнодорожных магистралях предъявляет жесткие требования к опорным и поддерживающим конструкциям контактной сети, а также к параметрам и показателям контактной подвески. Наличие сухого трения в узлах крепления консолей оказывает отрицательное влияние на точность регулировки проводов контактной подвески и на ее параметры. В статье приведены результаты исследований величины сухого трения в узлах крепления консоли в зависимости от типа контактной подвески и предложен способ уменьшения трения в узлах крепления консоли. Представлены результаты расчетов влияния трения в узлах крепления консоли на изменение натяжения по длине анкерного участка.

Представлен математический метод расчета токов коррозии двух моделей заземляющих устройств - эквипотенциальной и неэквипотенциальной. Рассмотрена грунтовая и электрическая коррозия обеих моделей. Математический метод расчета величин коррозионных токов и потенциалов позволит оценить коррозионное состояние элементов заземляющей системы тяговой подстанции.

Рассмотрено устройство для компенсации реактивной мощности электровоза, выполненного на базе регулируемого пассивного компенсатора. Такая конфигурация компенсатора позволяет повысить коэффициент мощности электровоза во всех режимах его работы за счет приближения значения коэффициента мощности к его максимально возможным значениям. Управление компенсатором осуществляется методом экстремального регулирования напряжения на выходе автономного инвертора напряжения. Математическое моделирование работы электровоза с таким компенсатором, выполненное в пакете Matlab, показало возможность повышения коэффициента мощности до значения 0,98.