Россия
Россия
УДК 621.317.38 Измерение мощности и расхода энергии
Цель: Повысить точность учета влияния внешних питающих сетей на работу систем тягового электроснабжения переменного тока промышленной частоты. В статье показано, что существующие математические модели совместной работы тягового и внешнего электроснабжения обладают значительными ограничениями. Эти ограничения почти исключают возможность их практического использования. В то же время при проектировании новой электрификации требуется выбирать наиболее эффективную схему внешнего электроснабжения. При эксплуатации существующих электрифицированных участков возникает необходимость оценить величину уравнительного тока при ремонтах в сетях внешнего электроснабжения и принять решение об изменении схемы питания и секционирования. Для решения этих задач требуется соответствующая модель. Методы: Анализ существующих математических моделей и компьютерных программ для совместного расчета сетей тягового и внешнего электроснабжения. Разработка моделей трехфазных PU-генераторов на базе источника ЭДС за индуктивным сопротивлением, моделей трехфазных и однофазных нагрузок. Результаты: В статье представлено описание математической модели, предназначенной для исследования совместной работы систем тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ и питающих энергосистем 110–750 кВ. Рассмотрены принципы построения модели трехфазных и однофазных PU-генераторов на базе источника ЭДС за индуктивным сопротивлением, также трехфазных и однофазных нагрузок. На основе приведенных математических выражений разработана компьютерная модель, позволяющая анализировать совместную работу трехфазных сетей внешнего электроснабжения и однофазных тяговых сетей. Модель реализована в программном пакете MATLAB-Simulink. С помощью этой компьютерной модели проанализировано влияние перетоков мощности по сети 110–330 кВ ПАО «Карелэнерго» и ПАО «ФСК ЕЭС» на уравнительные токи в тяговой сети участка Княжая — Идель Октябрьской железной дороги. Практическая значимость: Повышение надежности работы систем тягового электроснабжения за счет точного расчета уравнительных токов. Снижение потерь энергии в тяговой сети за счет выбора оптимальной схемы питания тяговой сети.
Тяговое электроснабжение, двухстороннее питание, уравнительный ток, поток мощности, расчет режимов, PU-генератор
1. Чернов Ю. А. Электроснабжение железных дорог: учеб. пособие / Ю. А. Чернов. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2016. - 406 с.
2. EN 50388 Railway Applications - Power supply and rolling stock - Technical criteria for the coordination between power supply (substation) and rolling stock to achieve interoperability. CENELEC, 03.2012
3. Liao Y. Discussion on the Design of Power Supply and Distribution System for Hefei-Nanjing Railway / Y. Liao // Building Electricity. - 2008. - Vol. 9. - Pp. 20-25.
4. Brenna M. Electrical Railway Transportation Systems / M. Brenna, F. Foiadelli, D. Zaninelli // IEEE Press. - Piscataway, 2018.
5. Караев Р. И. Электрические сети и энергосистемы: учебник для вузов ж.-д. транспорта / Р. И. Караев, С. Д. Волобринский, И. Н. Ковалев. - 3 изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1988. - 326 с.
6. Варенцов В. М. Учет энергии на подстанциях переменного тока при протекании по контактной сети транзитных токов / В. М. Варенцов, А. И. Бурьяноватый, М. А. Иванов // Вестник ВНИИЖТ. - 2017. - Т. 76. - № 5. - С. 294-300. - DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2017-75-5-294-300.
7. Косарев А. Б. Методика расчета токораспределения в тяговых сетях переменного тока. / А. Б. Косарев, Б. И. Косарев // Вестник ВНИИЖТ. - 2017. - Т. 76. - № 6. - С. 329-335. - DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2017-75-6-329-335.
8. Жарков Ю. И. Учет схем питания тяговых подстанций при расчетах коротких замыканий в тяговой сети переменного тока / Ю. И. Жарков, Н. А. Попова, Е. П. Фигурнов // Вестник ВНИИЖТ. - 2019. - Т. 78. - № 1. - С. 10-18. - DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2019-78-1-10-18.
9. Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети с двухсторонним питанием / Л. А. Герман, А. С. Серебряков, А. Б. Лоскутов и др. // Электричество. - 2019. - № 5. - С. 19-23. - DOI: http://dx.doi.org/10.24160/0013-5380-2019-5-19-23.
10. Закарюкин В. П. Моделирование режимов систем электроснабжения железных дорог: монография / В. П. Закарюкин, А. В. Крюков. - Иркутск: ИрГУПС, 2014. - 164 с.
11. Закарюкин В. П. Моделирование систем внешнего электроснабжения железных дорог переменного тока / В. П. Закарюкин, А. В. Крюков, Д. П. Вторушин. - Иркутск: ИрГУПС, 2013. - 160 с.
12. Меркурьев Г. В. Устойчивость энергосистем. Книга 1 / Г. В. Меркурьев, Ю. М. Шарагин, Г. А. Мелешкин. - СПб.: ЦПКЭ, 2006. - 368 с.
13. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2021615190 Российская Федерация. Программа расчета систем тягового электроснабжения переменного тока с учетом изменяющегося напряжения на тяговой нагрузке / М. А. Иванов, А. Т. Бурков, А. В. Агунов, Д. А. Соколов; заявитель и правообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I». - № 2021614252; заявл. 29.03.2021; опубл. 05.04.2021. - 1 с.
14. Схема и Программа перспективного развития электроэнергетики Республики Карелия на период до 2024 г. Утверждена распоряжением главы Республики Карелия А. О. Парфенчикова от 31.07.2020 г. № 475-р.
15. Результаты контрольных замеров потокораспределения, нагрузок и напряжений в электрических сетях ПАО «МРСК Северо-Запада». - https://www.mrsksevzap.ru/infodisclosure/2standartdisclosure/18results/.
16. Справочник по проектированию электроэнергетических сетей / Под ред. Д. Л. Файбисовича. - 3 изд., перераб. и доп. - М.: НЦ ЭНАС, 2012. - 376 с.
