Россия
Россия
Цель: разработать методику экспериментального определения внешних характеристик тяговых подстанций переменного тока для выбора параметров активных устройств системы тягового электроснабжения. Методы: нахождение эквивалентных токов фаз понижающего трансформатора с применением теории линейных электрических цепей; статистические методы, в том числе построение и аппроксимация внешних характеристик методов регрессионного анализа, построение теоретического и экспериментального закона распределения эквивалентного тока тяговой нагрузки и определение квантиля тока для заданной доверительной вероятности. Результаты: показаны преимущества и недостатки методов имитационного моделирования системы тягового электроснабжения применительно к определению параметров активных устройств, приведены возможности экспериментального метода. Приведено подробное описание проведенного эксперимента, показаны схемы подключения измерительных приборов и векторные диаграммы токов и напряжений. Изложены основные этапы предлагаемой методологии выбора параметров бустерного трансформатора. Представлены расчетные формулы для определения эквивалентных токов фаз, построена внешняя характеристика для выбранной тяговой подстанции. Построены теоретический и экспериментальный закон распределения эквивалентного тока тяговой нагрузки и определены квантили эквивалентного тока, который составил 400 А при доверительной вероятности 0,968. Определено максимальное необходимое значение вольтодобавки для выбранной тяговой подстанции и закон регулирования напряжения вольтодобавки для бустерного трансформатора. Практическая значимость: предлагаемая методология выбора параметров активных устройств системы тягового электроснабжения, основанная на экспериментальном определении внешних характеристик тяговых подстанций, позволит более точно определять энергетические показатели бустерных трансформаторов. Предполагается совершенствование методики за счет обработки результатов синхронных измерений токов и напряжений на соседних тяговых подстанциях, питающих межподстанционную зону. Это позволит расширить возможности применения активных устройств системы тягового электроснабжения и усовершенствовать алгоритмы работы бустерного трансформатора, в том числе с учетом работы управляемых устройств компенсации реактивной мощности.
система тягового электроснабжения, тяговая подстанция, внешняя характеристика, железнодорожный транспорт, энергоэффективность
1. Герман Л. А. Регулирование напряжения в тяговой сети переменного тока железных дорог / Л. А. Герман, К. В. Кишкурно // Электричество. 2014. № 9. С. 23–33. EDN XXSQQN.
2. Cheremisin V. T. Assessment of Train Traction Electric Energy Losses / V. T. Cheremisin, M. M. Nikiforov, S. Y. Ushakov // 2018 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies, FarEastCon 2018, Vladivostok. P. 8602528. DOI: 10.1109/ FarEastCon.2018.8602528.
3. Кондратьев Ю. В., Тарасенко А. В., Комяков А. А. и др. Расчет параметров устройств продольной компенсации реактивной мощности в тяговой сети переменного тока // Омский научный вестник. 2015. № 3 (143). С. 237–239. EDN VCNUPN.
4. Агунов А. В., Карабанов А. А., Терехин И. А. и др. Расчет тепловых потерь в комбинированной фильтрокомпенсирующей установке // Бюллетень результатов научных исследований. 2023. № 2. С. 92–103. DOI:https://doi.org/10.20295/2223-9987-2023-2-92-103. EDN PJIOVK.
5. Баранов И. А. Моделирование процессов компенсации реактивной мощности в системе тягового электроснабжения с помощью MATLAB-Simulink / И. А. Баранов, А. В. Агунов // Интеллектуальные технологии на транспорте. 2021. № 2(26). С. 5–12. EDN IRFFJT.
6. Гречишников В. А., Плетнев Д. С., Белов М. Н. и др. Выбор мест установки накопителей энергии на тяговых подстанциях линий метрополитена // Электротехника. 2023. № 9. С. 45– 50. DOI:https://doi.org/10.53891/00135860_2023_9_45. EDN TQUIRU.
7. Закарюкин В. П. Применение накопителей энергии в системах тягового электроснабжения железных дорог переменного тока / В. П. Закарюкин, А. В. Крюков, А. В. Черепанов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2014. № 2(42). С. 158–164. EDN SKDVTN.
8. Блинкова С. А. Эффективность использования альтернативных источников питания на железной дороге // Вестник транспорта Поволжья. 2024. № 1(103). С. 7–12. EDN SLLETJ.
9. Гаранин М. А. Моделирование системы тягового электроснабжения с использованием накопителей энергии / М. А. Гаранин, С. А. Блинкова // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2023. № 2(90). С. 85–90. DOI:https://doi.org/10.46973/0201- 727X_2023_2_85. EDN TUOYML.
10. Комяков А. А. Совместное применение бустерных трансформаторов и статических компенсаторов реактивной мощности для управления режимами работы системы тягового электроснабжения переменного тока / А. А. Комяков, М. М. Никифоров // Проблемы безопасности и эффективности технических систем: Сборник докладов конференции с международным участием, посвященной 95‑летию со дня рождения А. В. Плакса, Санкт-Петербург, 11–12 мая 2023 года. СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2023. С. 67–70. EDN CWABFT.
11. Закарюкин В. П. Параметрическая идентификация систем тягового электроснабжения 2×25 кВ / В. П. Закарюкин, А. В. Крюков, А. А. Кушов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2015. № 2(58). С. 121–129. EDN UCQZKL.
12. Комяков А. А. Разработка алгоритма совместных тяговых и электрических расчетов с учетом характеристик и параметров участков и поездной ситуации / А. А. Комяков, А. С. Вильгельм, А. И. Шкулов // Известия Транссиба. 2021. № 3(47). С. 106–115. EDN NFUWMM.
13. Королев А. А., Плетнев Д. С., Белов М. Н. и др. Анализ программного обеспечения для моделирования электрификации железных дорог // Наукосфера. 2022. № 1–1. С. 175–181. EDN ZHHHYU.
14. Незевак В. Л. Совершенствование методов и алгоритмов расчета энергетических показателей системы тягового электроснабжения с регулируемыми устройствами / В. Л. Незевак, А. Д. Дмитриев // Известия Транссиба. 2022. № 3(51). С. 19–34. EDN KBOZNF.
15. Власов С. П. Вольтодобавочный трансформатор в условиях меняющейся тяговой нагрузки // Мир транспорта. 2012. Т. 10, № 1(39). С. 52–57. EDN OWZIPZ.
16. Незевак В. Л. Характеристика тяговой нагрузки для определения параметров накопителя электрической энергии / В. Л. Незевак, А. П. Шатохин // Мир транспорта. 2018. Т. 16, № 2(75). С. 84–94. EDN XSMVTN.
17. Комяков А. А. Применение вероятностного подхода для формирования графика электротяговой нагрузки при имитационном моделировании системы тягового электроснабжения / А. А. Комяков, Т. В. Комякова, А. И. Шкулов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2023. № 4(92). С. 184–192. DOI:https://doi.org/10.46973/0201-727X_2023_4_184. EDN JLRHET.
