Моделювання взаємодії електрорухомого складу в режимі рекуперації електроенергії з розосередженою системою тягового електропостачання

О. І. Саблін; В. Г. Кузнецов; О. І. Бондар; В. В. Артемчук

УДК 629.423.1

О. I. САБЛИ, В. Г. КУЗНЕЦОВ, О. I. БОНДАР, В. В. АРТЕМЧУК (ДНУЗТ)

Днтропетровський нацюнальний унiверситет залiзничного транспорту iменi академка В. Лазаряна, 49010, м. Днтропетровськ, вул. Лазаряна, 2, тел. (056) 793-19-11, ел. пошта: olegsss@i.ua

МОДЕЛЮВАННЯ ВЗАСМОДП ЕЛЕКТРОРУХОМОГО СКЛАДУ В РЕЖИМ1 РЕКУПЕРАЦП ЕЛЕКТРОЕНЕРГП З РОЗОСЕРЕДЖЕНОЮ СИСТЕМОЮ ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

Вступ

Одним з перспективних напрямiв розвитку системи електричного транспорту е впрова-дження розосередженого тягового електропостачання та збшьшення обсяпв рекупераци еле-ктроенерги до потенцшного рiвня. Децентрал> зацiя системи тягового електропостачання (СТЕ) iз застосуванням вщновлювальних дже-рел енергп дае можливють за рахунок розпод> лу тягового навантаження мiж всiма локальни-ми пунктами живлення зменшити встановлену потужнiсть силового обладнання СТЕ, втрати енергп в тяговiй мережi та шдвищити стабшь-нiсть напруги на струмоприймачах електрору-хомого складу (ЕРС).

Огляд л^ератури

На сьогоднi юнуе два принципових напрями децентралiзацil тягового електропостачання, перший з яких полягае у використанш ушфшо-ваних пункпв живлення (ПП) (рис. 1, б), розпо-дiлених уздовж вие1 мiжmдстанцшноl зони i приеднаних до високовольтно! лши (постiйного або змiнного струмiв), яка живиться через тяго-вi шдстанци (ТП) вiд системи зовшшнього електропостачання (СЗЕ) [1].

В схемi замiщення тако1 розосереджено1 СТЕ з живлячою трифазною лiнiею (рис. 1, в) пункти живлення та тягова мережа представле-ш еквiвалентним опором гтм i еквiвалентним

питомим опором рПП, високовольтна живляча лшя - питомими опорами рПЛ, а ТП - джере-лами напруги з внутршшми питомими опорами рТП, що визначаються аналiтично за параметрами силового обладнання.

1ншим варiантом розосередженого тягового електропостачання е спшьне використання централiзованого електропостачання зi вставками локальних пунктiв живлення вщ вщнов-лювальних джерел електроенерги, тип i розта-шування яких визначаються у вщповщност до регiональних ктматичних особливостей та ро-змiрiв руху по].здв на дiлянцi. В [2] дослщжена

можливiсть безпосереднього приеднання до СТЕ локальних пункпв живлення з в^роенер-гетичними установками (рис. 2, а), що дозволяе зменшити кiлькiсть приеднань ТП до СЗЕ.

_¿тп-16,7 км_^

5ттт=2х16МВА

5^=2*11,4 МВА

ТП 1 ПСК 1 ТП2 ПСК 2 ТПЗ ПСКЗ ТП 4

Питома потужшеть електро с п оживання 700 кВт/км

Контактна мережа

а)

£то=50 км

в)

Рис. 1. Принципов1 схеми централiзованоl СТЕ 3,3 кВ (а), розосереджено1 СТЕ з високовольтною живлячою лшею i перетворювальними пунктами живлення (б) i схема замщення розосереджено1 СТЕ (в)

спэ

Рис. 2. Принципова схема розосереджено! СТЕ (27,5 кВ, 50 Гц) з використанням локальних пунктов живлення з вгтрогенераторними установками (а) та схема И замiщення в режимi заряду накопичувачiв вiд ТП з центр^зованим живленням (б)

Треба зазначити, що за рахунок 1мов1ршсно! природи миттево! потужност вщновлювальних джерел режими роботи тако! розподшено! СТЕ у пор1внянш з попередньою е бшьш складними, тому для !х анал1зу застосовують переважно статистичш та неч1тю методи.

Для забезпечення стабшьного електропостачання ЕРС в перюди зниження активной вщ-новлювально! енерги (сонячно! рад1ацп або в1т-рових потоюв) локальш ТП з вщновлювальни-ми джерелами повинш бути обладнаш накопи-чувачами енерги (мехашчними, шдуктивними, емшсними тощо). В такому випадку видшяють-ся наступш основш режими роботи локальних ТП [2]:

- заряд накопичувача через контактну мережу вщ ТП, що приеднаш до зовшшньо! енерго-системи (або вщ сум1жних ТП з в1трогенера-торами) при низькому р1вш в1трового та тягового навантаження (рис. 2, б);

- заряд накопичувача через контактну мережу вщ рекуперуючого ЕРС при тих же умовах;

- живлення ЕРС вщ потужност в1трогенера-тора (при незначних тягових навантажен-нях);

- живлення ЕРС вщ потужност в1трогенера-тора з одночасним пщживленням вщ накопичувача (при ткових тягових навантажен-нях). У раз1 дефщиту потужност вщновлю-вальних джерел основне навантаження пок-ладаеться на ТП, що приеднаш до зовшшньо! енергосистеми.

Пщвищення ефективност використання ре-куперативно! електроенергп в таких СТЕ пе-

редбачаеться за рахунок використання накопи-4yBa4iB, але при повному зарядi накопичувача енергiею вiдновлювального джерела проблема використання надлишково! рекупераци зали-шаеться невирiшеною.

Моделювання режимiв навантаження як централiзованих, так i розосереджених СТЕ при рус по!здiв на дшянках виконують за допомо-гою багатоварiантних тягових розрахyнкiв, за якими розраховують криву змiни швидкостi та струму в функци часу та координати по!здiв. Навантаження СТЕ в тягових та рекуператив-них режимах, як правило, задаються у виглядi джерел постiйного струму.

Визначення розподшу енергiй в розосере-дженiй СТЕ та рiвня завантаження окремих ТП виконуеться шляхом моделювання усталених енергетичних режимiв СТЕ, що частше реаль зують на базi методу рiвномiрного перетину графiка руху по!здiв [3], за яким миттевi схеми розташування по!здiв визначаються з вщомого графiка руху через рiвнi штервали часу. Якщо вважати тягову мережу, як лшшну систему, тодi розрахунок усталених режимiв миттевих схем СТЕ можна виконувати за допомогою спрощено! системи лшшних рiвнянь в матрич-нш формi, зокрема вузлових потенцiалiв [2-4], яка мае вигляд

AG(n) AT V = AJ(n) - AG(n)E(n) (1) де A - матриця з'еднань (вузлова матриця);

G( n) • • ~

- дiагональна матриця провщностей

вiток;

V - матриця вузлових потенцiалiв;

т( П )

J - матриця заданих стрyмiв вiток;

E( n) - матриця заданих ЕРС в^ок.

В такому випадку математичний аналiз усталених режимiв СТЕ зводиться до складання та розв'язку вказаних лшшних рiвнянь, що яв-ляють собою математичну модель усталеного режиму СТЕ, в результат чого визначаеться струмовий розподш в елементах СТЕ.

Треба зауважити, що стабшзащя напруги на струмоприймачах ЕРС за рахунок переходу до розподшено! СТЕ може ускладнити та попр-шити умови рекупераци електроенергп' при га-льмуваннях ЕРС, яю суттево залежать вщ режиму напруги в контактнш мережi. В iснyючих роботах по розосередженому тяговому елект-ропостачанню нажаль цi питання в достатнiй мiрi не дослiдженi. Вирiшення проблем надлишково! рекуперативно! енерги за рахунок !! ек-спорту до первинно! енергосистеми представ-ляе певнi трyднощi [5], зокрема, у зв'язку з ни-

зькими показники якост eнepгiï peкyпepaцiï [б] i ускладжнням ïï пepeдaчi до пepвинноï eœp-госистeми у момeнти знижeння piвня ïï заван-тaжeння. Для усужння циx нeдолiкiв в pоботi [4] дослiджeно питання локaлiзaцiï надлишку peкyпepaтивноï eнepгiï в цeнтpaлiзовaнiй CTE та pозpоблeно peкомeндaцiï щодо paцiонaльно-го дiaпaзонy зaнижeння нaпpyг xолостого xодy на шинax живлячиx TH в зaлeжностi вiд штен-сивност викоpистaння peкyпepaтивного галь-мування та pозмipiв pyxy поïздiв, що ствоpюe спpиятливi умови для пepeтокy нaдлишковоï eнepгiï peкyпepaцiï до вiддaлeниx поïздiв на сyмiжниx фiдepниx зонax.

На останок зазначимо, що мaсовe обладнан-ня CTE на дiлянкax з iнтeнсивною pe^œpa^-ею eнepгоeмними накопичувачами, як найбшьш пpостий i доpогий зaxiд пiдвищeння eфeктив-ностi викоpистaння peкyпepaцiï eлeктpоeнepгiï, потpeбye знaчниx витpaт на модepнiзaцiю i в найближчш пepспeктивi нe бyдe peaлiзовaно.

Постановка проблеми

Pозосepeджeнa CTE на сьогоднi е найсучас-нiшою систeмою eнepгоживлeння eлeктpотpaнс-ropiY, оскiльки дозволяе значно покpaщити pe-жим натуги на стpyмопpиймaчax EPC та eœp-гeтичнi показники сисгеми eлeктpичноï тяги в цiломy. Однак aнaлiз пpaць показуе, що ждосл> джeними залишаються питання впливу peжимiв pозосepeджeного eлeктpопостaчaння EPC на eфeктивнiсть peкyпepaцiï eлeктpоeнepгiï. Craôi-лiзaцiя натуги на стpyмопpиймaчi, що досяга-еться наявними aлгоpитмaми peгyлювaння натуги на шинax ХП [7] ж повною мipою зaбeз-пeчye повж споживання peкyпepaтивноï eнepгiï поïздaми, а в дeякиx випaдкax ускладнюе та по-гipшye пpоцeс peкyпepaцiï. ^му виникае жоб-xiднiсть дослiдити взаемодда pозосepeджeноï CTE з EPC в peжимi peкyпepaцiï.

Мета роботи

Дослiджeння взaeмодiï EPC в peжимi pe^-пepaцiï з pозосepeджeною CTE, оцiнкa eфeкти-вност викоpистaння peкyпepaтивноï eнepгiï та визнaчeння фaктоpiв, що впливають на eфeкти-внiсть пpоцeсy peкyпepaцiï eлeктpоeнepгiï.

Основний матерiал

Як вiдомо, для пepeдaчi eнepгiï вiд EPC пpи eлeктpичномy гaльмyвaннi до контaктноï мepe-ж у цeнтpaлiзовaнiй i pозосepeджeнiй CTE ж-обxiднe виконання вiдомоï умови

икм (t) < Uc(t) < и™ (2)

дe икм (t), иc(t), икТ - вЩповадн° на^у-

ги в контaктнiй мepeжi, на стpyмопpиймaчi pe-кyпepyючого EPC i гранича знaчeння нaпpyги в контактнш мepeжi.

Виконання умови (2) за нижньою гpaницeю зaбeзпeчyeться вщповщними peгyлювaннями у силовому колi EPC i зaлeжить вiд пapaмeтpiв гальмування, а виконання вepxньоï гpaницi ви-значаеться piвнeм тягового нaвaнтaжeння CTE в зош peкyпepaцiï, тобто (2) за вepxньою ^а-ницeю виконуеться в пepшy чepгy пpи

1тяг (t) * IpeK (t) (3)

дe /тяг (t), Ipe]5 (t) - вщповщно стpyм тягового нaвaнтaжeння в зонi peкyпepaцiï та струм peкyпepaцiï EPC.

Пpи поpyшeннi умови (3) вщбуваеться зpос-тання натуги на стpyмопpиймaчi peкyпepyю-чого EPC, тому для обов'язкового виконання лiвоï границ (2) повepнeння eлeктpоeнepгiï в контактну мepeжy пpипиняeться (вiдбyвaeться так званий ««pm» peкyпepaцiï), i для збepeжeн-ня нaдiйного eлeктpичного гальмування EPC пepexодить на peжим peостaтного гальмування, дe надлишкова eнepгiя pe^ropa^ï yтилiзyeться у гaльмiвниx peостaтax, що суттево знижуе eнepгeтичнy eфeктивнiсть сисгеми eлeктpичноï тяги за paxyнок зpостaння втpaт в гaльмax.

Основним шляxом дослiджeння eфeктивнос-тi peкyпepaцiï eлeктpоeнepгiï в pозосepeджeнiй CTE е модeлювaння пpоцeсy взaeмодiï EPC в peжимi peкyпepaцiï з CTE та визнaчeння факто-piв що впливають на eфeктивнiсть цього ^овд-су. Для цього потpiбно вдосконалити та уточ-нити модeль систeми eлeктpичноï тяги ^и pо-зосepeджeномy живлeнi, яка складаеться з на-стyпниx eлeмeнтiв [S]:

- сxeмa зaмiщeння EPC в peжимi тяги i pe^-пepaцiï;

- сxeмa зaмiщeння pозподiлeноï CTE;

- анал1тичш виpaзи, що пов'язують м1ж собою eлeктpичнi пapaмeтpи CTE. Одним з допyщeнь ^и побyдовi модeлi бyдe

тe, що pозподiл потокiв eнepгiï peкyпepaцiï в ^CT^i eлeктpичноï тяги з pозосepeджeною CTE ввaжaтимeться yстaлeним eнepгeтичним ^овдсом, який визначаеться iнepцiйними pe-жиму pyxy поïздiв, тобто eлeктpичнi rapex^m пpоцeси нe вpaxовyються.

Peжим pe^ropa^ï eлeктpоeнepгiï на EPC мае своï особливостi, якi полягають у тому, що EPC ^и peкyпepaцiï е спeцифiчним джepeлом нeстaбiльноï eнepгiï що pyxaeться в пpостоpi, тому на вiдмiнy вiд модeлeй джepeл, що pозг-

©еабл^нОтт^хн^

лядаються в класичнш теори кiл, побудова адекватно! моделi ЕРС в режимi рекупераци вима-гае врахування таких факторiв як параметри руху ЕРС (режим гальмування), рiвень тягового навантаження на фiдернiй зонi i напруга на шинах ТП.

При побудовi моделi ЕРС в режимi рекуперативного гальмування необхiдно видшити два характерних випадки рекупераци електроенер-гИ:

— гальмування з метою обмеження швидкос-тi руху на затяжному уклош (при сталiй швид-костi), коли переважно реалiзуеться потенща-льна енергiя по!зда i генеращя е достатньо три-валою;

— гальмування для зупинки, зниження або стабшзаци швидкосп, коли реалiзуеться кше-тична енергiя по!зда при короткочаснш рекупераци.

У першому випадку процес генерацп енергп е достатньо стшким, а рекуперована енерпя в час стабшьною, що властиво для магистрального ЕРС при тдгальмовуванш на затяжних спусках, де в залежносп вщ !х довжини та швидкосп руху рекуперащя може тривати 2...20 хв. В другому випадку генерована енерпя мае явно виражений ¡м-пульсний характер, що переважно зустр1ча-еться при гальмуванш ЕРС цикшчно! дп для зупинки (електропо!зда, метропол1тени, тролейбуси, трамва!), або коли рекуперащя використовуеться для тдтримки задано! швидкосп руху по!зда з автоматичним переходом з режиму тяги на рекуперащю 1 навпаки (при змш1 профшю шляху), де генеращя тривае близько 0,05...1,5 хв.

На сучасному ЕРС з плавним регулюванням потужностi при гальмуваннi у дiапазонi швид-костей vр < V < vmax в режимi рекупераци система автоматики для забезпечення сталосп га-льмiвного зусилля шдтримуе постiйну потуж-нiсть рекуперацii (рис. 3, б) [9]. При коливан-нях напруги у контактнiй мережi в межах допустимих значень С/т™.. .Цт,3* буде вiдбува-тися коливання рекуперативного стуму

Iрек = Ррек / иКм = I(^ ) , (4)

тому в кожен момент часу струм рекупераци е функщею напруги на струмоприймачi ЕРС. В такому раз^ строго кажучи, по!зне навантаження е нелшшним i повинно моделюватися у ви-

©Сабл1н"о7Г7:таЛн.72оТ4

глядi джерела стало! потужностi, або джерела струму, що керусться напругою.

Р

о Ущш Vp Vmax V

б)

р,,

Iniax 7 |

О rrmin 7-7-ном J Г шах ТТ

в)

Рис. 3. Характеристики ЕРС з плавним регулюванням потужносп в режим1 рекупераци

Якщо ж дiапазон коливань напруги на стру-моприймачi е незначним, то ЕРС в режим рекупераци з достатньою точнiстю можна вважа-ти iдеальним джерелом струму. На ЕРС постш-ного струму з дискретним регулюванням поту-жностi для стабшзаци струму в режим рекуперацi! використовуеться система протиз-будження збудника сумюно iз системою автоматичного управлшня рекуперативним гальму-ванням, тому у дiапазонi швидкостей ур < v < vmax ЕРС даного типу також можна

розглядати у виглядi iдеального джерела струму.

При рекупераци енерги зi зниженням швидкосп руху в дiапазонi vmin < v < vр кшетична

енергiя по!зда, а отже i генерована потужнiсть зменшуються пропорцiйно швидкосп, а при v < vmin рекуперацiя в мережу припиняеться,

тому при даному режим ЕРС представляе собою джерело стуму, умовно кероване швидюс-тю руху, що е специфiчною особливiстю рухо-мого джерела електроенерги. В такому разi зп-дно розглянутих особливостей ЕРС в режимi рекуперацi! вiдносно системи електропоста-

чання може замщуватися наступним джерелом струму

1 _ Г7рек (У) = ^^ пРи V < V < утах, (5)

|/рек (V) _ V • ^ a, при V < V .

Також варто зазначити, що при зниженш напруги в контактнш мереж рекуперативна потужнють ЕРС за умовами струмового обме-ження по нагр1ву обладнання також автоматично зменшуеться (рис. 3, в).

В якосп прикладу розглянемо розподш ене-ргетичних потоюв в розосередженш СТЕ пос-тшного струму 3,3 кВ що мютить дв1 ТП з центратзованим живленням, м1ж якими знахо-диться один локальний пункт живлення з впро-генератором ВТП. Нехай на дшянщ знаходить-ся два по!зда, один з яких перебувае в режим! рекупераци, а шший в режим! тяги. Схема живлення дшянки та миттева схема замщення для цього випадку приведен! на рис. 4.

б)

Рис. 4. Схема живлення дшянки розосереджено! СТЕ (а) та И миттева схема замщення (б)

Параметри д!лянки наступи: контактна шд-в!ска М120+2МФ100 з питомим опором тягово! мереж! гкм _ 0,056 Ом/км; рейки Р65 з питомим опором рейково! мереж! грм _ 0,0155

Ом/км; напруги холостого ходу на шинах ТП 1, ТП 3 та в!троустановки ВТП прийнят! однако-вими ЕТП 1 _ ЕТП 2 _ ЕВУ _ 3,3 кВ; внутр!шн!

опори тягових п!дстанц!й з централ!зованим живленням однаков! ! становлять (включаючи опри живлячих ! в!дсмоктуючих ф!дер!в) ЯТП 1 _ ЯТП 2 _ 0,042 Ом; ТП з впрогенерато-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ром вважаеться !деальним джерелом напруги, адже в таких джерелах в робочому д!апазош

потужностей передбачений режим стабшзаци вих!дно! напруги (^ВТП _ 0); довжина м!жшдс-

танцшних зон Ь _ 15 км.

Будемо вважати, що вс! ТП не обладнаш пристроями прийому надлишково! енерг!! ре-куперац!! (!нверторами, накопичувачами), що притаманно б!льшост! електриф!кованих дшя-нок, а струм рекуперац!! ЕРС 1 замикаеться лише через коло ЕРС 2 (в зон! рекуперац!! ш-ших по!зд!в в режим! тяги немае). В такому випадку, за рахунок одноб!чно! провщност в!ток з ТП дане миттеве коло е нел!н!йним, тому його розрахунок виконувався чисельним методом.

В данш робот! на баз! багатовар!антних роз-рахунк!в миттево! схеми дшянки електрично! тяги з розподшеним електропостачанням (рис. 4, б) було отримано розподш струм!в живлячих ТП при р!зних положеннях ЕРС в тяговому та рекуперативному режимах та величинах !х струм!в. Для оцшки ефективност! використання енерг!! рекуперац!! було введено коефщент використання струму рекуперац!! крек, що ви-

значае в даний момент часу можливють реат-зац!! струму рекуперац!! по вщношенню до струму тягового споживання на д!лянц!

крек _ 1рек

/Iт

(6)

де 1рек, 1тяг - в!дпов!дно струми рекуперац!!

та тяги ЕРС.

Для СТЕ, що не обладнаш пристроями прийому надлишково! енерг!! рекуперац!!, згщно

умови (3) величина крек знаходиться в д!апазо-ш 0 < крек < 1. Але нав!ть при можливосп СТЕ

зд!йснювати процес реверсу надлишково! реку-перативно! енерг!! до первинно! енергосистеми

неможна стверджувати що крек > 1, оск!льки на

ефективнють цього процесу суттево впливае р!вень завантаження системи зовн!шнього електропостачання у вузл! приеднання СТЕ.

При моделюванш р1зних вщстаней м1ж по!здами були визначен! залежност! напруги на струмоприймачах ЕРС в режим! рекупераци иРсеК (креК) та тяги иСяг (креК) (рис. 5, а), з яких випкае очевидний факт, що при збшьшеш вщсташ м1ж ЕРС зменшуеться ефектившсть використання реку-перативно! енерг!!, оскшьки суттево зростае напруга на струмоприймач! рекуперативного ЕРС исрек. Так при вщсташ м1ж по!здами

15 км рекуперащя енергп в мережу стае вже неможливою при струм1, що складае близько 80 % вщ тягового струму ЕРС 2, тому для утил1зацп надлишкового рекуперативного струму на ЕРС 1 необхщне за-стосування паралельно! схеми реостатного гальмування. В той же час встановлено, що функщя истяг (крек) вщ вщсташ м1ж ЕРС не залежить.

Також в результат моделювання була ви-значена ефективна зона рекуперацii Арек в фун-

кцii крек (рис. 5, б), тд якою розумiеться вщс-тань мiж по!здами в режимi тяги i рекуперацii

Арек = 2А Х1 Х2 ,

(7)

при якiй забезпечуеться стiйкий генераторний струм ЕРС та виконання умови (2) за правою

границею у всьому дiапазонi значень крек . В

результат встановлено, що на вiдстанi мiж по!-здами 2А за рахунок значного опору тягово! мережi при великому вiддаленнi поiздiв в мережу можливо рекуперувати струм лише трохи бшьше 30 % вщ струму по!зда в режимi тяги, що знаходиться на сумiжнiй фщернш зонi.

Для наведеного прикладу встановлено, що при вщсташ мiж по!здами Арек < 9,75 км е мо-

жливiсть реалiзувати рекуперащю з будь яким струмом в межах умови (3), тому таку вщстань можна вважати ефективною зоною рекупераци з прийнятними втратами енергп.

Одним з можливих шляхiв розширення ефе-ктивно! зони рекуперацii е плавне регулювання напруги на шинах ТП, що забезпечуе стiйкий режим рекупераци ЕРС з пщтриманням напруги на його струмоприймачi 3950 В. На рис. 5, в, приведена залежшсть крек (^ТП 2) при вiдстанi

мiж по!здами 18 км, з яко! видно дiапазон мож-ливого регулювання напруги на шинах ТП 2 за умови мiнiмально допустимо! напруги на стру-моприймачi ЕРС, що знаходиться на дшянщ в тяговому режим (ЦУстяг > 2,2 кВ). Таким чином, можна видшити основш фактори, що впливають на ефектившсть використання реку-перативно! енергii в розосередженiй СТЕ:

— сшввщношення струмiв поiздiв, що перебу-вають на фiдернiй зонi в режим тяги та рекупераци (умова (3));

— вiдстань мiж ЕРС в тяговому та рекуперативному режимах;

можливють плавного регулювання напруги на шинах ТП у залежносп вщ к .

V, кВ

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 *рш>80 б)

2600 2800 3000 3200 Цтт В

в)

Рис. 5. Залежносп напруги на струмоприймачах (а) та ефективно! зони рекупераци (б) вщ вщносного струму рекупераци

На сам кшець зазначимо, що для покращен-ня умов рекупераци електроенергп в розосере-дженiй СТЕ необхiдна розробка ефективних принципiв розподiлення генерацп мiж паралельно працюючими ТП i ЕРС в режимi рекупераци, в першу чергу за рахунок оптимальних алгоршмв регулювання напруги на шинах ТП,

що забезпечуе nepeTiK надлишкового струму peкупepащl до вщдалених по1здв та дозволяе знизити iмовipнiсть зpивiв peкупepацil.

Висновки

В peзультатi пpовeдeного моделювання вза-емоди ЕРС в peжимi peкупepацil з системою pозосepeджeного eлeктpопостачання на б^ багатоваpiантних pозpахункiв миттево! схеми СТЕ визначено ефективну зону peкупepацil

LpeK, що являе собою вщстань мiж по1здами в

peжимi тяги та peкупepацil, пpи якiй за умова-ми допустимих напpуг на стpумопpиймачах ЕРС може бути peалiзовано любий стpум peку-пepацil в межах умови (3), що не потpeбуе pe-гулювання напpуги на шинах ТП. ^и пepeви-щенш дано! вiдстанi для ефективного викоpис-тання peкупepативноl eнepгil вiд ЕРС 2 необ-хiдно плавне зниження напpуги на шинах ТП 2 в межах допустимих значень.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Смирнов, Д. Б. Совершенствование методики расчета распределенной системы тягового электроснабжения: автореф. дис... канд. техн. наук: 05.22.07 / Д. Б. Смирнов; [ПгУПС]. - С.-Петербург, 2010. -22 с.

2. Жуматова, А. А. Проблема использования возобновляемых источников энергии для системы тягового электроснабжения: автореф. дис... канд. техн. наук: 05.14.02 / А. А. Жуматова; [МГУПС]. -Москва, 2010. - 24 с.

3. Марквардт, К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог / К. Г. Марквардт. -М.: Транспорт, 1982. - 528 с.

4. Тарута, П. В. Повышение эффективности использования энергии рекуперации в системе тягового электроснабжения постоянного тока: автореф. дис... канд. техн. наук: 05.22.07 / П. В. Тарута; [ОмГУПС]. - Омск, 2004. - 24 с.

5. Бурков В. М. Варенцов А. Н. Марикин А.Т. Сберегающие технологии тягового электроснабжения с рекуперацией энергии торможения поездов // Тезисы докладов: 2-ая Евроазиатская конференция по транспорту. - С.-Петербург: ЦНИИТ СЭТ, 2000. - С. 93.

6. Саблин, О. И. Анализ качества рекуперируемой электроэнергии в системе электрического транспорта / О. И. Саблин // Вестник НТУ«ХПИ». -Харьков, 2013. - Вип. 38. - С. 186-189.

7. Аржанников, Б. А. Система управляемого электроснабжения электрифицированных железных дорог постоянного тока: монография / Б. А. Аржанни-ков. - Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2010. - 176 с.

8. Кузнецов, В. Г. Розвиток теоретичних основ енергозбереження в системах електропостачання тяги по!здв постшного струму: автореф. дис... канд. техн. наук: 05.22.09 / В. Г. Кузнецов; [ДНУЗТ]. -Дншропетровськ, 2012. - 35 с.

9. Гетьман, Г. К. Теория электрической тяги / Г. К. Гетьман. - Дн-вск: Изд-во Маковецкий, 2011. - 456 с.

Надшшла до друку 23.06.2014.

Внутршнш рецензент Гетьман Г. К.

REFERENCES

1. Smirnov, D. B. Sovershenstvovanie metodiki rascheta raspredelennoy sistemyi tyagovogo elektros-nabzheniya. Authoref. Kand, Diss. [Improvement of calculation methods of the distributed system of traction electric supply. Authoref. Cand. Sci. Diss.] S.-Peterburg, 2010. - 22 p.

2. Zhumatova, A. A. Problema ispolzovaniya vozobnovlyaemyih istochnikov energii dlya sistemyi tyagovogo elektrosnabzheniya. Authoref. Kand, Diss. [The problem of using renewable energy sources for the system of traction electric supply. Authoref. Cand. Sci. Diss.] - Moscow, 2010. - 24 p.

3. Markvardt, K. G. Elektrosnabzhenie elektrifitsi-rovannyih zheleznyih dorog [Electricity electrified Railways] - Moscow, 1982. - 582 p.

4. Taruta, P. V. Povyishenie effektivnosti ispol-zovaniya energii rekuperatsii v sisteme tyagovogo el-ektrosnabzheniya postoyannogo toka. Authoref. Kand, Diss. [The efficiency of energy recovery in the system of traction electric supply DC. Authoref. Cand. Sci. Diss.]. - Omsk, 2004. - 24 p.

5. Burkov V. M. Varentsov A. N. Marikin A.T. Sberegayuschie tehnologii tyagovogo elektrosnabzheniya s rekuperatsiey energii tormozheniya poezdov [Saving technologies traction power supply with energy recovery from braking trains] - S.- Peterburg. 2000. - pp. 93.

6. Sablin, O. I. Analiz kachestva rekuperiruemoy el-ektroenergii v sisteme elektricheskogo transporta [Analysis of the quality recuperated energy in the system of electric transport] - Harkov, 2013. - pp. 186-189.

7. Arzhannikov, B. A. Sistema upravlyaemogo el-ektrosnabzheniya elektrifitsirovannyih zheleznyih dorog postoyannogo toka [The system of controlled power electric Railways DC] - Ekaterinburg, 2010. - 176 p.

8. Kuznetsov, V. G. Rozvitok teoretichnih osnov en-ergozberezhennya v sistemah elektropostachannya tyagi poyizdiv postIynogo strumu. Authoref. Doct, Diss. [Development of theoretical bases of energy saving in the systems of power supply of traction of trains DC. Au-thoref. Dokt. Sci. Diss.]. - DnIpropetrovsk, 2012. - 35 p.

9. Getman, G. K. Teoriya elektricheskoy tyagi [Theory of electric traction] Dnipropetrovsk, 2011. 456 p.

3oBHimmH pe^menr CaenKo W. H.

Прiоритетними напрямками розвитку електротранспорту е децентралiзацiя системи його електропостачання та пщвищення обсяпв рекуперацií електроенергií при гальмуваннях. Жорстка стабiлiзацiя напруги на струмоприймачах електротранспорту, що досягаеться розосередженим електропостачанням, може при-зводити до попршення умов рекупераци електроенергп електротранспорту, оскшьки цей режим суттево залежить вщ рiвня напруги в контактнiй мережк

В результатi проведеного в робот моделювання взаемодií ЕРС в режимi рекуперацií з системою розосе-редженого електропостачання на базi багатоварiантних розрахунюв миттевоí схеми СТЕ визначено ефек-тивну зону рекуперацií при якш може бути реалiзовано любий струм рекупераци в межах допустимо!' напруги на струмоприймачi ЕРС, що не потребуе регулювання напруги на шинах ТП. При перевищенш даноí вщсташ для ефективного використання рекуперативноí енергп необхщно плавне зниження напруги на шинах ТП в межах допустимих значень.

Ключовi слова: Електротранспорт, рекуперащя електроенергп, розосереджене електропостачання, зона рекупераци, напруга на струмоприймачк

УДК 629.423.1

О. И. САБЛИН, В. Г. КУЗНЕЦОВ, О. И. БОНДАРЬ, В. В. АРТЕМЧУК (ДНУЖТ)

Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаря-на, 49010, г. Днепропетровск, ул. Лазаряна, 2, тел. (056) 793-19-11 эл. почта: olegsss@i.ua

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА В РЕЖИМЕ РЕКУПЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С РАССРЕДОТОЧЕННОЙ СИСТЕМОЙ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Приоритетными направлениями развития электротранспорта является децентрализация системы его электроснабжения и повышения объемов рекуперации электроэнергии при торможениях. Жесткая стабилизация напряжения на токоприемниках электротранспорта, достигаемая рассредоточенным электроснабжением, может приводить к ухудшению условий рекуперации электроэнергии электротранспорта, поскольку этот режим существенно зависит от уровня напряжения в контактной сети.

В результате проведенного в работе моделирования взаимодействия ЭПС в режиме рекуперации с системой рассредоточенного электроснабжения на базе многовариантных расчетов мгновенной схемы СТЭ определено эффективную зону рекуперации при которой может быть реализован любой ток рекуперации в пределах допустимого напряжения на токоприемнике ЭПС, что не требует регулирования напряжения на шинах ТП. При превышении данного расстояния для эффективного использования рекуперативной энергии необходимо плавное снижение напряжения на шинах ТП в пределах допустимых значений.

Ключевые слова: электротранспорт, рекуперация электроэнергии, рассредоточенное электроснабжения, зона рекуперации, напряжение на токоприемнике.

Внутренний рецензент Гетьман Г. К. Внешний рецензент Саенко Ю. Л.

UDC 629.423.1

О. I. SABLIN, V. G. KUZNETSOV, О. I. BONDAR, V. V. ARTEMCHUK (DNURT)

Dnepropetrovsk national University of railway transport named after academician V. Lazaryan, 49010, Dnipropetrovsk, 2 Lazaryan Street, phone (056) 793-19-11, e-mail: olegsss@i.ua

SIMULATION OF INTERACTION OF ELECTRIC ROLLING STOCK IN THE REGENERATING POWER WITH A DISPERSED SYSTEM OF TRACTION ELECTRIC SUPPLY

Priority directions of development of electric transport is decentralization of the system of his power and increase the recovery of energy when braking. Strict voltage regulation on pantographs of the electric transport, achieved dispersed supply leads to deterioration of the conditions of recuperation of electricity electric transport, since this mode depends on the level of voltage in the contact network.

As a result of the work of the simulation of the interaction of electric transport in recovery mode with a dispersed system of power supply on the basis of multi-variant calculations instant schema systems electric transport the effective zone recovery. In this zone can be implemented by any current recovery electric transport within the allowable voltage at the poles. It does not require regulation bus bar voltage substations. If you exceed this distance for the effective use of regenerative energy, gradual reduction of the bus bar voltage substations within the allowed values.

Keywords: Electric transport, power recuperation, dispersed power supply, zone recovery, the voltage at the poles.

Internal reviewer Getman G. K. External reviewer Saenko Y. L.