WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Повышение эффективности работы системы тягового электроснабжения переменного тока регулируемыми устройств ами поперечной компенсации реактивной мощности, адаптированны ми к режиму тяги

На правах рукописи

БРЕНКОВ Сергей Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА РЕГУЛИРУЕМЫми УСТРОЙСТВАМИ ПОПЕРЕЧНОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, АДАПТИРОВАННЫми К РЕЖИМУ ТЯГИ

Специальность 05.22.07 – «Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ОМСК 2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

ЧЕРЕМИСИН Василий Титович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

ДЕМИН Юрий Васильевич;

кандидат технических наук, доцент

БЕЛЯЕВ Павел Владимирович.

Ведущая организация:

Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС).

Защита диссертации состоится «28» декабря 2011 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))» по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГУПСа.

Автореферат разослан «25» ноября 2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим отправлять в адрес диссертационного совета
Д 218.007.01.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор О. А. Сидоров

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2011

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Железнодорожный транспорт является крупным потребителем электроэнергии. За 2010 г. железные дороги России потребили 44321 млн кВт·ч, из них на тягу поездов – 38589. Среди расходов ОАО «РЖД» плата за электроэнергию в среднем по сети дорог составляет 9 %, или 88451 млн р.

Крупномасштабные инвестиционные проекты холдинга ОАО «РЖД» по увеличению грузооборота предполагают увеличение нагрузки на существующие участки электрифицированных железных дорог, что влечет за собой их перегрузку, следовательно, актуальной является проблема обеспечения пропуска по участкам железных дорог требуемого количества пар поездов.

С другой стороны, в условиях роста цен на энергоносители и возрастающей конкуренции со стороны других видов транспорта одной из приоритетных задач энергетической стратегии железнодорожного транспорта является снижение эксплуатационных расходов за счет уменьшения энергоемкости перевозочного процесса. «Программой инновационного развития ОАО «РЖД» на период до 2015 года» определен критерий оценки эффективности работы в данном направлении – снижение удельного расхода электроэнергии на тягу поездов на
4 % до 2015 г. Это определяет необходимость разработки мероприятий по усилению системы тягового электроснабжения (СТЭ).

Известные способы усиления, такие как снижение сопротивления тяговой сети, применение более мощных и эффективных по конструкции трансформаторов, более экономичного электроподвижного состава, являются эффективными, но и затратными.

Наименее капиталоемким, а в некоторых случаях и единственно возможным рациональным способом усиления СТЭ переменного тока является использование устройств поперечной компенсации реактивной мощности (КУ).

Существует множество схем КУ, отличающихся характеристиками и стоимостью. Однако из всего этого множества необходимо выбрать тот единственный вариант, который обеспечит эффективное вложение средств.

Кроме того, учитывая специфику работы железнодорожного транспорта, а это несимметричная, несинусоидальная и резкопеременная нагрузка, особое внимание следует уделять вопросу управления мощностью КУ, т. е. применению регулируемых устройств. Способ управления должен быть основан на анализе как можно большего количества показателей работы системы тягового электроснабжения.

Перевод устройств в регулируемый режим сопряжен с увеличением числа включения и отключения установок, которые сопровождаются перенапряжениями на их основном оборудовании, снижая надежность его работы. Поэтому необходимо рассмотреть способы ограничения коммутационных перенапряжений.

Цель диссертационной работы – разработка алгоритма дискретного управления работой устройства поперечной компенсации реактивной мощности с переменной выдержкой времени, адаптированной к режиму тяги, и способа снижения коммутационных перенапряжений на элементах этого устройства для повышения эффективности работы системы тягового электроснабжения пе­ременного тока.



Достижение поставленной цели требует решения следующих задач.

1. Систематизировать по энергетической эффективности внедрение в эксплуатацию существующие в мировой практике и на железных дорогах России способы повышения качества электроэнергии и управления потоками реактивной мощности.

2. Разработать алгоритм управления устройством поперечной компенсации реактивной мощности на основе технико-экономического анализа работы СТЭ.

3. Провести оценку эффективности предложенного алгоритма управления КУ на модели системы тягового электроснабжения.

4. Разработать мероприятия по повышению надежности работы КУ за счет снижения коммутационных перенапряжений на его элементах.

5. Оценить экономический эффект и энергетическую эффективность внед­ре­ния регулируемого КУ.

Методы исследования. В основу работы положены теоретические и экспериментальные исследования, а также имитационное моделирование системы тягового электроснабжения на ЭВМ. Использованы основные законы и методы расчета линейных и нелинейных электрических цепей, положения математической статистики и теории вероятностей. Экспериментальные исследования проведены с использованием многоканального информационно-вычислительного комплекса «Омск-М» и программно-технического измерительного комплекса РЕТОМ-51 с последующим применением пакета прикладных программ обработки экспериментальных данных.

Научная новизна работы заключается в следующем:

разработан алгоритм управления КУ, при включении и отключении которого используется адаптированная к нагрузке тяговой подстанции переменная выдержка времени, определяемая на основании анализа показателей энергоэффективности работы устройства;

предложен алгоритм управления синхронизированным гибридным выключателем, применяемым для реализации способа снижения коммутационных перенапряжений на элементах КУ при его включении, основанного на выводе добавочного сопротивления из цепи устройства в момент перехода его тока через нулевое значение.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена экспериментально с использованием современных методов измерения, оборудования и приборов. Расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает 7 %.

Практическая ценность диссертации и реализация результатов работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны и доведены до внедрения:

алгоритм управления КУ с переменной выдержкой времени на его включение и отключение, учитывающий потребление тяговой подстанцией активной и реактивной мощности, ресурс коммутационных аппаратов и производящий статистическую обработку тяговой нагрузки;





алгоритм управления синхронизированным гибридным выключателем, используемым для снижения коммутационных перенапряжений на элементах КУ при его включении.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии на Западно-Сибирской железной дороге» (Омск, 2010), международной заочной научной конференции «Актуальные вопросы технических наук» (Пермь, 2011), международной научно-практической конференции «Наука и современность-2011» (Новосибирск, 2011), конкурсе инновационных проектов «Новое звено-2011» в рамках V ежегодного слета молодежи ОАО «РЖД» (Москва, 2011), научно-техническом семинаре ОмГУПСа «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта, объектов промышленной теплоэнергетики, телекоммуникационно-информационных систем, автоматики и телемеханики» (Омск, 2011).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы приведено в 12 печатных работах, включая две статьи в изданиях, входящих в перечень ВАКа и одном патенте на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит 116 страниц печатного текста, 51 рисунок, 27 таблиц и состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка из 102 наименований и двух приложений на шести страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы и выбранного направления исследования. Дана краткая характеристика работы, сформулированы ее цели, представлены основные положения, вынесенные на защиту.

В первом разделе выполнен анализ существующих способов повышения качества электроэнергии и управления потоками реактивной мощности в мировой практике и на железных дорогах России по энергетической эффективности внедрения в эксплуатацию.

Вопросам повышения эффективности работы системы тягового электроснабжения за счет управления потоками реактивной мощности посвящены работы В. Д. Авилова, Б. А. Аржанникова, М. П. Бадера, В. Д. Бардушко, Б. М. Бородулина, А. С. Бочева, А. Т. Буркова, Л. А. Германа, В. Л. Григорьева, Б. Е. Дынькина, Д. В. Ермоленко, Ю. И. Жаркова, В. А. Кващука, А. Б. Косарева, А. В. Котельникова, Р. Р. Мамошина, Г. К. Марквардта, Н. И. Молина, Ю. П. Неугодникова, В. Н. Пупынина, А. М. Сапельченко, Е. П. Фигурнова, В. Т. Черемисина и др.

На российском железнодорожном транспорте наибольшее распространение получили одно- и двухрезонансные фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ), представляющие собой последовательное или последовательно-параллельное соединение конденсаторных батарей и реакторов.

Выполнен сравнительный анализ двухрезонансных фильтрокомпенсирующих устройств, эксплуатируемых на сети железных дорог, разработки ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» и ОмГУПСа совместно с Дорожной электротехнической лабораторией Западно-Сибирской железной дороги.

Проведенный анализ результатов электрических расчетов работы СТЭ показал, что применение КУ на железнодорожном транспорте является эффективным способом усиления системы тягового электроснабжения. При этом их располагаемая мощность может доходить до 7000 квар. Учитывая существенные мощности КУ, а также то, что тяговая нагрузка имеет резкопеременный характер, для обеспечения эффективного использования устройств они должны быть регулируемыми.

Во втором разделе проведен анализ существующих способов регулирования мощности конденсаторных установок, разработан и опробован на модели системы тягового электроснабжения новый алгоритм управления КУ.

Классификация способов управления КУ по принципу исполнения силовой схемы приведена на рис. 1.

 Классификация способов управления КУ Дискретная одноступенчатая-0

Рис. 1. Классификация способов управления КУ

Дискретная одноступенчатая схема управления мощностью КУ является наиболее распространенной, в ее основе – алгоритмы, разработки:

Виницкого политехнического института, который предлагает осуществлять управление на основании анализа уровня напряжения в узле и потребляемой реактивной мощности (а. с. № 2051405);

Ульяновского политехнического института, предлагающего построить управление на расширении функциональных возможностей регулятора реактивной мощности Б2201 и повышении его эффективности за счет пофазного и трехфазного регулирования реактивной мощности. Управление КУ возможно по времени суток, по уровню напряжения в узле нагрузки, по потребляемому нагрузкой току (а. с. № 2097824);

позволяющие управлять компенсирующими устройствами, поддерживая постоянную величину входной реактивной мощности, при этом выбор включаемой или отключаемой секции конденсаторной батареи производится из условия минимума или максимума произведения квадрата реактивной мощности, протекающей в одной из отходящих линий электросети предприятия, на сопротивление данной отходящей линии (а. с. № 1259237);

Дорожной электротехнической лаборатории Горьковской железной дороги, предлагающей комбинированное управление КУ по анализу уровня напряжения в тяговой сети, приросту потерь и нагрузок плеч питания, току обратной последовательности.

Данные алгоритмы предполагают фиксированную выдержку времени (или несколько ее ступеней) на включение и отключение установки, не согласовывают между собой показатели эффективности работы КУ, что не обеспечивает эффективного управления их мощностью.

Автором предложен алгоритм управления КУ с переменной выдержкой времени, свободный от указанных недостатков, идея которого основана на принципе равенства затрат и экономии, связанных с изменением состояния устройства.

В общем случае затраты и экономия при рассмотрении процесса управления элементом системы есть функции, зависящие от времени:

(1) (2),

где, – соответственно коэффициенты затрат и экономии при степенях времени; – вектор внешних сигналов.

Коэффициенты затрат и экономии – переменные величины, зависящие от внешних сигналов, в большинстве случаев представляющих собой случайную величину.

В работе обоснована аппроксимация функции внешних сигналов ступенчатым графиком с определенными значениями длительности ступени t и вектора для ступени ti.

Принцип равенства затрат и экономии потребовал ввода важного показателя – времени равенства, которое в каждый момент измерения показывает время через которое окупаются затраты, связанные с изменением состояния элемента, при условии неизменности вектора внешних сигналов, т. е. З(t) = Э(t), или

. (3)

В технических системах, в частности в электроэнергетике, наиболее распространенным случаем является линейная зависимость затрат и экономии от времени t, т. е. максимальное значение n равно единице. При этом выражение (3) запишется в виде:

, (4)

откуда (5)

Определенная по выражению (5) величина есть время равенства tр, которое для каждого интервала t будет различным за счет изменения показателей работы системы N и соответственно З1, З0, Э1, Э0.

Для учета колебаний показателей работы системы необходимо формировать статистический материал, выраженный в виде добавочных коэффициентов к расчету выдержки времени, которые представляют собой отношение математических ожиданий возникновения условий для ввода рвв и вывода pвыв элемента. Данные величины представляют полную группу событий и определяются выражениями:

(6); (7),

где m1 – число измерений, когда при выведенном элементе расчетная выдержка времени принимает положительное значение; m2 – число измерений, когда при введенном элементе расчетная выдержка времени принимает отрицательное значение; m3 – число измерений, когда при выведенном элементе расчетная выдержка времени принимает отрицательное значение; m4 – число измерений, когда при введенном элементе расчетная выдержка времени принимает положительное значение; M – общее число измерений.

В зависимости от состояния элемента (введен он в систему или выведен из нее) коэффициенты затрат и экономии будут отличаться друг от друга. tр для ввода элемента в систему определяется по выражению:

; (8)

для вывода элемента из системы:

. (9)

tр представляет собой величину, по отношению к которой принимается решение об изменениях положения элемента. Если значение tрi больше нуля, то изменение состояния элемента целесообразно. В этом случае tрi показывает время, через которое необходимо вводить элемент в систему или выводить из нее в зависимости от исходного состояния элемента. В противном случае изменений не требуется.

В процессе управления элементом системы tрi может принимать значения большие, чем t, тогда выдержка времени накапливается и при следующем измерении сравнивается уже с tрi+1. Если tрi+1 > 0, но меньше уже отсчитанного времени nt (где n – число последовательных интервалов измерения, когда
tрi > 0), подается команда на изменение состояния элемента. В противном случае отсчет времени продолжается, пока tрi+n не станет меньше nt. Цикл прекращается тогда, когда элемент сменит свое положение или tрi примет отрицательное значение. Происходит сброс отсчитанного времени.

При использовании описанного алгоритма, получается управление элементом системы на основе переменной выдержки времени, когда при каждом измерении показателей работы системы уставка по времени (время равенства) изменяется в зависимости от их значений и статистической вероятности условий для ввода или вывода элемента. Кроме того, уставка выбирается на основе технико-экономического анализа и обеспечивает режим работы системы, соответствующий управленческим интересам (функций затрат и экономии определяются технико-экономическим советом).

При управлении КУ свободный от аргумента t коэффициент экономии отсутствует, а коэффициент затрат представляет собой единовременные (разовые) расходы, связанные с работой коммутационной аппаратуры.

Коэффициенты затрат и экономии при аргументе времени t представляют собой расходы, получаемые при неизменном положении устройства, и доходы, которые могут быть получены в случае изменения его состояния, за единицу времени. Названные величины зависят от текущего состояния электроустановки.

При отключенном КУ коэффициенты затрат обусловлены стоимостью потерь электроэнергии в элементах КУ ЗPку и стоимостью переключения коммутационных аппаратов КУ Зпер. Коэффициенты экономии – стоимостью от снижения потерь электроэнергии в трансформаторах подстанции ЭPтр и от снижения затрат, связанных с уменьшением коэффициента реактивной мощности в точках общего присоединения Эtgп.

При включенном КУ коэффициенты затрат обусловлены стоимостью переключения коммутационных аппаратов КУ Зпер и стоимостью от снижения потерь электроэнергии в трансформаторах подстанции Зтр. Коэффициенты экономии – стоимостью потерь электроэнергии в элементах КУ ЭPкуи от снижения затрат, связанных с генерацией реактивной мощности в систему внешнего электроснабжения Эtgг.

Выражение равенства затрат и экономии, когда КУ отключено, запишется в виде:

Зпер + ЗPку·t = Эtgп·t + ЭPтр·t. (10)

Когда устройство включено,

Зпер + ЗPтр·t = ЭPку·t + Эtgг·t. (11)

Раскрыв значения коэффициентов затрат и экономии выражений (10) и (11), с учетом (6) и (7), где рвв и pвыв для КУ обозначаются в виде рвкл и pоткл (математические ожидания появления условий для включения и отключения устройства), время на включение и отключение электроустановки можно определить по выражениям:

(12)

где с – тариф на потребленную тяговой нагрузкой электроэнергию, р./кВт·ч; C1 и C2 – стоимость первого и второго выключателей КУ, р.; n1 и n2 – нормированное количество циклов включения-отключения выключателей (механический ресурс); Рку(Uш) – потери мощности в конденсаторной установке на основной частоте, представляющие собой функцию от напряжения на шинах 27,5 кВ той фазы, к которой подключено КУ, кВт; Ртр(Pоп, Qоп, Pот, Qот, Qку) – разность потерь мощности в понижающих трансформаторах при отключенном и включенном КУ, представляющая собой функцию от потребляемой по плечам подстанции активной и реактивной мощности, а также от мощности КУ, кВт; Pоп, Qоп, Pот, Qот – потребляемые тяговой подстанцией активная и реактивная мощность опережающей и отстающей фаз соответственно, кВт, квар; Qку – располагаемая мощность КУ, квар; tgф и tgн – фактический и нормируемый коэффициенты реактивной мощности тяговой нагрузки; tgг – фактический коэффициент реактивной мощности при ее генерации в систему внешнего электроснабжения; dб – отношение электроэнергии, потребленной в часы больших нагрузок к ее общему объему за расчетный период, принимается равным 0,75; РТП – потребляемая тяговой подстанцией активная мощность, кВт.

Алгоритм управления КУ приведен на рис. 2.

Рис. 2. Алгоритм управления КУ с переменной выдержкой времени

При помощи программного комплекса КОРТЭС выполнено моделирование регулируемой КУ, предполагающее исследование тяговой подстанции в двух режимах: при включенном и отключенном устройстве с дальнейшим их совмещением. В качестве исследуемого объекта было взято КУ тяговой подстанции Световская участка Плотинная – Урываево Западно-Сибирской железной дороги.

В процессе моделирования обращалось внимание на расход электроэнергии по зоне и на подлежащую оплате электроэнергию (с учетом потерь в тяговом трансформаторе, элементах КУ и штрафных санкций за излишнее потребление и генерацию реактивной мощности). По результатам суточного моделирования подлежащая оплате электроэнергия при переводе КУ в регулируемый режим снижается на 631 кВт·ч, что при текущей стоимости 1 кВт·ч 1,7084 р. соответствует 1078 р. в сутки или 393 тыс. р. в год.

При моделировании работы регулируемого КУ было произведено пять циклов включения-отключения устройства, каждое из которых сопровождалось коммутационными перенапряжениями на его элементах, снижающими ресурс конденсатора – наиболее чувствительного к перенапряжениям элемента. В связи с этим возникает необходимость исследования коммутационных процессов и разработки мероприятий по снижению перенапряжений.

Третий раздел посвящен исследованию переходных процессов при включении КУ, анализу коммутационных перенапряжений на его конденсаторной батарее и разработке мероприятий по их снижению.

Исследованы процессы при включении и отключении КУ, на основе их анализа сделан вывод о том, что снижение коммутационных перенапряжений на элементах конденсаторных установок при их отключении возможно за счет исключения повторных пробоев, что гарантировано применением вакуумных выключателей. При включении важен момент коммутации выключателей относительно кривой питающего напряжения и тока, протекающего через электроустановку.

Проанализированы основные способы снижения коммутационных перенапряжений, среди которых наиболее целесообразным считается использование синхронизированного гибридного выключателя (ГВ).

Идея применения ГВ заключается в следующем: после включения выключателя Q1 (рис. 3) включается выключатель Q3 в тот момент времени, когда диодный блок VD заперт. При смене полярности кривой приложенного к диодному блоку напряжения он открывается, исключая добавочное сопротивление R из цепи КУ строго в ноль протекающего через него тока. В эту полуволну необходимо включить выключатель Q2, выводя диодный блок из работы. При этом диапазон времени включения выключателя Q3 может варьироваться в пределах 10 мс, выключателя Q2 по отношению к Q3 – также в пределах 10 мс.

Работа ГВ была исследована совместно с Нижегородским филиалом МИИТа на действующей электроустановке Западно-Сибирской железной дороги (рис. 3).

На рис. 3 обозначено: ТА1, ТА2 – трансформаторы тока; ТV – трансформатор напряжения; DV1, DV2 – активно-емкостные делители напряжения; Q1, Q2 – главный и вспомогательный выключатели; Q3 – выключатель диодного блока; VD – диодный блок; С1, C2 – конденсаторные батареи; L1, L2 – реакторы, R – активное сопротивление; РАП – регистратор аварийных процессов; блоки: 1 – АЦП; 2 – элемент сравнения; 3, 5 – таймеры; 4 – логические «И».

Графики переходных процессов при включении исследуемого КУ приведены на рис. 4, 5. На рис. 4 показан случай шунтирования резистора R в момент, когда приложенное к нему напряжение отлично от нуля, на рис. 5 отражен случай шунтирования резистора R при работе диодного блока.

На рис. 4, 5 указаны максимальные значения пиков напряжения после второй коммутации, которые составляют 46,89 и 48,31 кВ при коммутации в максимум и ноль тока резистора соответственно. При этом амплитудное значение напряжения, приложенного к конденсаторной батарее, в первом случае равно 43,02 кВ, во втором – 45,58 кВ, т. е. кратность перенапряжения составляет 1,09 и 1,06 соответственно, а значит установлено снижение перенапряжений на 3%.

Таким образом, работа синхронизированного гибридного выключателя является эффективным способом снижения коммутационных перенапряжений на основной конденсаторной батарее КУ.

Проведенные исследования позволяют принимать решение на переход к регулируемым КУ. В этом случае ограничением регулирования будет лишь предельное число отключений вакуумных выключателей.

Экспериментальные исследования подтверждаются математическими расчетами и моделированием в программе Mathlab. Расхождение результатов исследования составляет менее 7%.

 Переходный процесс при включении КУ тяговой подстанции Световская: а-6

Рис. 4. Переходный процесс при включении КУ тяговой подстанции Световская:
а – напряжение на конденсаторной батарее C1; б – ток в резисторе R

 Переходный процесс при включении КУ тяговой подстанции Световская: а-7

Рис. 5. Переходный процесс при включении КУ тяговой подстанции Световская:
а – напряжение на конденсаторной батарее C1; б – ток в резисторе R

В разделе описан способ снижения коммутационных перенапряжений на основной конденсаторной батарее при включении одной секции КУ, когда вторая, подключенная к той же фазе питающего напряжения, включена. Расчетами установлено, что предложенный способ позволяет снизить кратность перенапряжения на 4,5% (с 1,14 до 1,09 при первой синхронизированной коммутации). На данное предложение получен патент РФ № 103330.

В четвертом разделе приведена оценка экономической эффективности перевода КУ ТП Световская в регулируемый режим, по результатам которой интегральный экономический эффект за расчетный период, равный 10 годам, составляет свыше 1,8 млн р., индекс доходности – 17,05. Расчетный срок окупаемости составляет 0,36 года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Классифицированы способы регулирования мощности КУ по принципу исполнения силовой схемы и выполнена систематизация алгоритмов управления их работой по анализируемому энергетическому показателю и значению выдержки времени на включение или отключение устройства на основе анализа мирового и отечественного опыта.

2. Разработан новый алгоритм управления работой КУ, учитывающий потребляемые значения активной и реактивной мощности, ресурс коммутационных аппаратов, имеющий переменную выдержку времени на включение и отключение устройства и производящий статистическую обработку тяговой нагрузки.

3. Проведены вычислительные эксперименты по оценке эффективности предложенного алгоритма управления работой КУ с переменной выдержкой времени на модели действующего участка системы тягового электроснабжения с учетом существующих размеров движения поездов, подтвердившие снижение подлежащей оплате электроэнергии на 631 кВт·ч в сутки за счет уменьшения времени работы устройства в неэффективном для системы тягового электроснабжения режиме.

4. Показано, что использование синхронизированного гибридного выключателя при включении устройства поперечной компенсации на этапе, когда добавочное сопротивление выводится из цепи КУ, позволяет добиться снижения перенапряжений при незначительных изменениях силовой схемы за счет шунтирования сопротивления в момент перехода кривой тока устройства через ноль.

5. Проведенные эксперименты по оценке коммутационных перенапряжений при включении КУ с применением синхронизированного гибридного выключателя, момент коммутации которого производится на основании анализа кривой питающего напряжения и тока, протекающего через электроустановку, показали снижение перенапряжений от 3 до 9 %.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бренков С. Н. Сравнительный анализ двухрезонансных фильтрокомпенсирующих устройств / С. Н. Бренков // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта: сб. науч. ст. асп. и студ. ун-та / Омский гос. ун-т. путей сообщения. Омск, 2007. С. 84 – 90.

2. Кондратьев Ю. В. Усиление системы тягового электроснабжения участка Крупская – Курагино – Кошурниково Красноярской железной дороги / Ю. В. Кондратьев, А. М. Сапельченко, С. Н. Бренков // Электроснабжение железных дорог: межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т. путей сообщения. Омск, 2007. С. 45 – 50.

3. Сапельченко А. М. Усиление системы тягового электроснабжения на полигоне Красноярской железной дороги / А. М. Сапельченко, Ю. В. Кондратьев, С. Н. Бренков // Тезисы докл. междунар. симпоз. «Электрификация и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на железнодорожном транспорте» / Санкт-Петербургский ун-т путей сообщения. СПб, 2007. С. 64 – 69.

4. Бренков С. Н. Экспериментальная оценка коммутационных перенапряжений на основном оборудовании фильтрокомпенсирующих устройств / С. Н. Бренков, М. А. Карабанов // Обеспечение экономически целесообразных условий работы железных дорог на основе оптимизации режимов работы электротехнических комплексов: межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т. путей сообщения. Омск, 2008. С. 18 – 22.

5. Черемисин В. Т. Двухрезонансные фильтрокомпенсирующие устройства электрифицированных железных дорог / В. Т. Черемисин, В. А. Кващук, С. Н. Бренков // Наука и транспорт. СПб, 2008. С. 48 – 51.

6. Бренков С. Н. Совершенствование фильтрокомпенсирующих устройств ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» / С. Н. Бренков // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока / Новосибирская гос. ак. водного транспорта. Новосибирск, 2009. №2. С. 241 – 246.

7. Бренков С. Н. Внедрение регулируемых фильтрокомпенсирующих устройств на Западно-Сибирской железной дороге / С. Н. Бренков // Ресурсосберегающие технологии на Западно-Сибирской железной дороге: материалы науч. практ. конф. / Омский гос. ун-т. путей сообщения. Омск, 2010. С. 191 – 197.

8. Герман Л. А. Синхронизированные выключатели для регулирования поперечной емкостной компенсации / Л. А. Герман, С. Н. Бренков и др. // Локомотив. №1. 2011. С. 23 – 25.

9. Бренков С. Н. Управление устройствами поперечной емкостной компенсации электрифицированных железных дорог с зависимой выдержкой времени / С. Н. Бренков // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т. путей сообщения. Омск, 2011. №1(5). С. 46 – 50.

10. Черемисин В. Т. Управление электроустановками с применением зависимой выдержки времени / В. Т. Черемисин, С. Н. Бренков // Актуальные вопросы технических наук: материалы междунар. науч. конф. Пермь: Меркурий, 2011. С. 48 – 50.

11. Бренков С. Н. Определение интервала времени между измерениями при построении систем управления / С. Н. Бренков // Наука и современность. 2011: сб. матер. XII междунар. науч. практ. конф. Ч2 / Новосибирск, 2011. С. 203 – 207.

12. Пат. 103330 РФ, МПК В 60 D 1/00. Установка поперечной емкостной компенсации в системе тягового электроснабжения переменного тока / Л. А. Герман, С. Н. Бренков и др. Заявлено 01.11.2010. Опубл. 10.04.2011.

Автор выражает благодарность начальнику Дорожной электротехнической лаборатории Западно-Сибирской железной дороги Валентину Андреевичу Кващуку за помощь и консультации в написании диссертации.

_________________________________________________

Типография ОмГУПСа. 2011. Тираж 100 экз. Заказ 704.

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35



 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.