CC BY
56
Транспорт
4. Веремеенко Т.В. Высшая математика : учеб.-ме-тод. пособие. Ч. 3. Теория вероятностей и математическая статистика. Минск : ГИУСТ БГУ, 2010. 130 с.
5. Гмурман В. Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М. : Юрайт, 2011. 404 с.
6. Горев А.Э. Основы теории транспортных систем. СПб. СПбГАСУ, 2010. 214 с.
7. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения : учеб. пособие. М. : КНОРУС, 2010. 480 с.
8. Орищенко А.В. Авдонин В.В., Орищенко Д.А. Применение расширенного модифицированного биномиального распределения для обработки экспериментальных данных // Вестник Димитровград. инженерно-технологич. ин-та. 2013. № 1 (1). С. 75-19.
9. Орищенко А.В., Авдонин В.В., Орищенко Д.А. Некоторые статистические свойства функции модифицированного биномиального распределения // Вестник Димитровград. инженерно-технолог. ин-та. 2014. № 1 (3). С.55-63.
УДК 621.311 Закарюкин Василий Пантелеймонович,
д. т. н., профессор, Иркутский государственный университет путей сообщения,
e-mail: [email protected] Крюков Андрей Васильевич, д. т. н., профессор, Иркутский государственный университет путей сообщения,
e-mail: [email protected] Лэ Ван Тхао,
магистрант, Иркутский национальный исследовательский технический университет,
e-mail: [email protected]
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ НА ТРАССАХ МНОГОФАЗНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
V. P. Zakaryukin, A V. Kryukov, Le Van Thao
ELECTROMAGNETIC SITUATION MODELLING ON ROUTES OF MULTIPHASE POWER LINES
Аннотация. Многофазные линии электропередачи (ЛЭП) по сравнению с трехфазными обладают целым рядом преимуществ, к которым можно отнести: меньшие габариты, большую пропускную способность, минимизацию радиоизлучения и акустического шума от коронирующих проводов и т. д. При практической реализации многофазных ЛЭП особую актуальность приобретают вопросы электромагнитной безопасности, которая определяется электромагнитной обстановкой, т. е. совокупностью электромагнитных процессов в заданной области пространства. Основными характеристиками этих процессов являются напряженности электрического и магнитного полей (ЭМП). На трассах протяженных ЛЭП сложно получить экспериментальные данные, отвечающие максимальным напряженностям ЭМП, поэтому анализ ЭМП в таких условиях рекомендуется выполнять на основе математического моделирования.
В статье рассмотрены вопросы моделирования электромагнитной обстановки на трассах многофазных линий электропередачи. Разработанные в ИрГУПС методы и средства моделирования синусоидальных режимов в фазных координатах позволяют провести при определении режимов электроэнергетических систем одновременные расчеты напряженностей электрического и магнитного полей, создаваемых многопроводными линиями электропередачи. На этой основе реализован системный подход к анализу электромагнитной обстановки.
На уровень электромагнитных полей существенное влияние оказывает пространственное расположение проводов, которое меняется в циклах транспозиции. В статье приведены результаты компьютерного моделирования полей шести-, девяти-и двенадцатифазных линий электропередачи, показавшие важность учета транспозиции проводов.
На основе предлагаемой методики путем ограниченного перебора вариантов фазировки проводов ЛЭП может быть решена сложная задача выбора оптимального расположения проводов отдельных фаз многофазной линии с учетом транспозиции и различных экологических ограничений на отдельных участках. Технология компьютерного моделирования электромагнитных полей может быть распространена на многопроводные линии любых применяемых на практике конструкций.
Ключевые слова: электроэнергетические системы, многофазные линии электропередачи, электромагнитные поля, моделирование.
Abstract. Multiphase power lines in comparison with three-phase ones possess a number of benefits: smaller dimensions, big capability, minimization of radio emission and acoustic noise from a crown on wires, etc. In case of multiphase power lines practical implementation special, relevance is acquired by electromagnetic safety which is determined by a set of electromagnetic processes in the area of line space. The main characteristics of these processes are intensities of electric and magnetic fields (EMF). On routes ofpower lines it is difficult to obtain the experimental data of maximum EMF intensities; therefore, the EMF analysis in such conditions is recommended to be made on the mathematical modeling basis.
Questions of electromagnetic safety modeling on multiphase power lines routes are considered. The methods developed in Irkutsk state transport university of the sinusoidal modes in phase coordinates allow carrying out simultaneous calculations of EMF intensities created by multi wire power lines in case of determination of electrical power system modes. On this basis system approach to electromagnetic situation analysis is realized.
The spatial arrangement of wires which changes in transposition cycles has significant effect on the level of electromagnetic fields. The results offield computer modeling of six, nine and twelve phase power lines are given in article, which showed importance of transposition accounting.
On the basis of the offered technique by limited search of wires phasing options of the power line the complex problem of choice of wires optimum arrangement taking into account wires transposition and various ecological restrictions on certain sites can be solved. The technology of electromagnetic field computer modeling can be extended to multi wire lines of any design put in practice. Keywords: electric power systems, multiphase power lines, electromagnetic field, modeling.
Введение
Многофазные системы с шести-, девяти-, двенадцати- и двадцатичетырехфазными трансформаторными преобразователями сравнительно давно используются при создании эффективных схем получения постоянного напряжения на основе многопульсных выпрямителей [5]. Несколько позже появились разработки многофазных линий электропередачи (рис. 1). Одной из первых работ такого рода была статья [20] с рассмотрением возможностей многофазных систем передачи электроэнергии. В отечественной литературе исследованию многофазных систем электроснабжения посвящены работы [6, 7, 9, 10, 12.. .16, 21], в которых рассматриваются разные стороны таких систем.
В работе [7] указано, что многофазные линии по сравнению с трехфазными обладают рядом следующих преимуществ:
• пониженное напряжение и, соответственно, меньшие габариты при одинаковой пропускной способности линий;
• большая пропускная способность при одинаковых габаритах, напряжении, числе и сечении проводов;
• меньшая несимметрия токов проводов;
• пониженные магнитные поля;
• минимизация радиоизлучения и акустического шума от коронирующих проводов;
• низкие потери энергии;
• меньшая стоимость.
Недостатками многофазных линий электропередачи (ЛЭП) являются повышенная стоимость оконечного оборудования и более серьезные последствия при нарушениях изоляции.
Экспериментальные многофазные ЛЭП смонтированы в Окриджской национальной лаборатории. Исследование их режимов показало, что системы с повышенным числом фаз позволяют пе-
редавать большую мощность, чем обычные трехфазные системы в пределах того же самого пространства.
При практической реализации многофазных ЛЭП особую актуальность приобретают вопросы электромагнитной безопасности, которая определяется электромагнитной обстановкой, т. е. совокупностью электромагнитных процессов в заданной области пространства [2]. Основными характеристиками этих процессов являются напряженности электрического и магнитного полей (ЭМП). Электромагнитные поля, которые создаются высоковольтными ЛЭП, являются одной из опасных форм техногенного воздействия на окружающую природную среду [1.4]. На трассах протяженных ЛЭП сложно получить экспериментальные данные [1, 9], отвечающие максимальным напряженностям ЭМП, поэтому анализ ЭМП в электроэнергетических системах (ЭЭС) рекомендуется выполнять на основе математического моделирования.
Уровень электромагнитных полей, создаваемых ЛЭП, существенно зависит от взаимного расположения проводов различных фаз [19]. Высоковольтные ЛЭП, как правило, имеют значительную длину, и для выравнивания пофазных параметров применяют транспозицию проводов. Поэтому оценки напряженностей ЭМП многофазных ЛЭП, приведенные в работе [9] для конкретных ситуаций расположения проводов, не являются исчерпывающими.
Ниже приведены результаты компьютерного моделирования ЭМП шести-, девяти- и двенадца-тифазных линий электропередачи, показавшие важность учета транспозиции проводов при моделировании электромагнитных полей.
Методика моделирования
Разработанные в ИрГУПС методы и средства моделирования синусоидальных режимов в фазных координатах [8, 11] позволяют провести при определении режима ЭЭС одновременные расчеты
Транспорт
I ©
©
®
--A!
__51
__SI
_A2 D
t t
6t
®
®
а)
C2 . F
I t
I (T)
14—
t t
(2
©
6t
©
©
б)
©
с
D
E F G H I
с
D
E F G H I
© © © © © © © © ©
в)
(10) (11) 1 (12
г)
Рис. 2. Схемы транспозиции проводов: а - трехфазная двухцепная ЛЭП; б - шестифазная ЛЭП; в - девятифазная ЛЭП; г - двенадцатифазная ЛЭП
A
A
B
C
D
E
t
t
t
t
t
t
Г
A
A
B
B
т
т
т
т
т
т
т
т
т
t
т
t
т
т
т
т
т
т
т
т
t
2 ' 3
4 ■ 5
6
7 8
9
1
напряженностей ЭМП, создаваемых многопроводными линиями электропередачи [9, 12.14, 17, 18]. При этом анализируемая ЛЭП рассматривается в неразрывной связи со сложной электроэнергетической системой. На этой основе реализован системный подход к анализу электромагнитной обстановки на объектах электроэнергетики.
Результаты моделирования
Моделирование 6, 9, двенадцатифазных ЛЭП осуществлялось с помощью программного комплекса Ба20П0М [8, 11]. Для сравнения выполнено моделирование традиционной трехфазной ЛЭП двухцепного исполнения. Схемы транспозиции
проводов представлены на рис. 2. Координаты расположения проводов в пространстве показаны на рис. 3.
Средние напряжения «провод - земля» и средние токи проводов линий длиной 100 км при симметричной нагрузке 180 + j90 МВ А приведены в табл. 1. Результаты моделирования представлены на рис. 4-6 и в табл. 2-5. В соответствии с требования нормативных документов напряженности электромагнитного поля определялись на высоте 1,8 м.
Рис. 3 показывает, что провода сравниваемых ЛЭП занимают одинаковую область пространства,
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
ограниченную окружностью радиусом в 6,4 м, с центром в точке с координатами Х = 0, Y = 18,5 м. Напряжения проводов относительно земли примерно равны и составляют 122.. .123 кВ (рис. 4). Режимы рассматриваемых ЛЭП отвечают сопоставимым передаваемым мощностям. Указанные обстоятельства позволяют проводить корректное сравнение условий электромагнитной безопасности [2-4].
Фазировка проводов, изменяющаяся в циклах транспозиции, существенно влияет на уровни напряженностей ЭМП (рис. 5 и 6). Наиболее значительные уровни напряженности ЭМП создает девятифазная ЛЭП, поэтому применение такого схемного решения вряд ли оправдано на практике.
Распределения напряженностей по горизонтальной оси представлено на графиках, размещенных в табл. 2-5.
Наибольшие вариации кривых Е = Е{Х) при изменении фазировки имеют место для трех-, шести- и двенадцатифазной ЛЭП. Для девятифазной линии фазировка мало влияет на характер кривой Е = Е{Х). Для зависимостей
Н = Н {X) значительное влияние фазировки имеет место для трехфазной и шестифазной ЛЭП. Менее существенно этот фактор влияет на кривые Н = Н {X) для девяти- и двенадцатифазной ЛЭП.
Таким образом, полученные результаты показывают, что уровни напряженностей ЭМП на различных участках транспонированных ЛЭП могут существенно отличаться. Например, максимум напряженности электрического поля шестифазной ЛЭП изменяется по участкам от 1,13 до 2,67 кВ/м, максимальные значения напряженности магнитного поля варьируются в пределах от 2,57 до 3,76 /м. Аналогичные показатели для трехфазной двух-цепной ЛЭП находятся в диапазонах от 1,62 до 3,11 кВ/м и от 2,5 до 4 А/м. Максимум напряженности электрического поля девятифазной ЛЭП изменяется от 3,46 до 3,72 кВ/м, величины напряженности магнитного поля варьируются в пределах от 3,16 до 4,49 А/м. Аналогичные показатели для двенадцатифазной линии лежат в диапазонах 1,27.1,87 кВ/м и 1,2.1,35 А/м. Следует отметить значительно меньшие уровни напряженностей магнитного поля 12-фазной ЛЭП по сравнению с шестифазной, трехфазной двухцепной и девятифазной линиями.
Т а б л и ц а 1
Значения передаваемой мощности и средние значения фазных напряжений и токов проводов _на отправных концах ЛЭП_
Параметр Тип ЛЭП Значение
Напряжение, кВ Шестифазная 121,8
Трехфазная двухцепная 122,2
Девятифазная 121,8
Двенадцатифазная 123,2
Токи проводов, А Шестифазная 293,0
Трехфазная двухцепная 292,3
Девятифазная 191,7
Двенадцатифазная 129,5
Уровень передаваемой мощности, МВт Шестифазная 186,7
Трехфазная двухцепная 187,3
Девятифазная 185,4
Двенадцатифазная 183,4
а)
в)
Рис. 4. Векторные диаграммы:
г)
а - трехфазная двухцепная ЛЭП; б - шестифазная ЛЭП; в - девятифазная ЛЭП;
г - двенадцатифазная ЛЭП
кВ
Девя шфазт 1Я Двенад] / [цатифа зная_
/
1 / Ьллллл"."-".-.-.-.-.-.-.-.
ш \ естифа; ¡нал Трс эсфазна: I ДБуХЦ / епная
10
20
30
40
50
60
1 о
30
90
100
Рис. 5. Максимальные уровни напряженности электрического поля по участкам ЛЭП
0 20 40 60 50 100
Рис. 6. Максимальные уровни напряженности магнитного поля по участкам ЛЭП
Т а б л и ц а 2
Распределение напряженностей ЭМП по горизонтальной оси для трехфазной ЛЭП
Участки
Е = Е(Х)
Н = Н (X)
1.3
Транспорт
Участки
Е = Е(Х)
Н = Н (X)
4.6
Т а б л и ц а 3
Распределение напряженностей ЭМП по горизонтальной оси для шестифазной ЛЭП_
Участки
Е = Е(X)
Н = Н (X)
1.3
4.6
4 3.5 3
2.5 2 1.5 1
м - —
и - VI С ист ок _ 1 ^ча 7 ;ТОЕ ^ -
Уч аст< ж -
Х.ы I
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Т а б л и ц а 4
Распределение напряженностей ЭМП по горизонтальной оси для девятифазной ЛЭП_
Участки
Е = Е(Х)
Н = Н (X)
1.3
4.6
7.9
Т а б л и ц а 5
Распределение напряженностей ЭМП по горизонтальной оси для двенадцатифазной ЛЭП_
Участки
Е = Е(X)
Н = Н (X)
1.4
Транспорт
Участки
E = E(X)
H = H (X)
5.!
9.12
2 1.5
1
0.5 0
■ к м : ■■■ - - 9
4 1 1 \
Г Ч 11
12 Х._ м
-10 -8-6-4-2 0 2 4 6 8 10
Заключение
На основе предлагаемой методики путем ограниченного перебора вариантов фазировки проводов ЛЭП может быть решена сложная задача выбора оптимального расположения проводов многофазных ЛЭП с учетом транспозиции и различия в экологических ограничениях на отдельных участках. Технология компьютерного моделирования электромагнитных полей может быть распространена на многопроводные линии любых применяемых на практике конструкций.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Аполлонский С.М., Богаринова А.Н. Напряженности воздушной среды на электрифицированной железной дороге // Сб. докл. девятой рос. науч.-техн. конф. по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности. СПб. : Изд-во РАН, 2006. С. 579-583.
2. Аполлонский С.М., Каляда Т.В., Синдаловский Б.В. Безопасность жизнедеятельности человека в электромагнитных полях. СПб. : Политехника, 2006. 263 с.
3. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Тематический блок «Безопасность железнодорожного транспорта. Безопасность железнодорожного транспорта в условиях Сибири и Севера». М. : Знание, 2014. 856 с.
4. Блейк Левитт Б. Защита от электромагнитных полей. М. : АСТ, 2007. 447 с.
5. Булгаков А.А. Новая теория управляемых выпрямителей. М. : Наука, 1970. 319 с.
6. Ворфоломеев Г.Н. Методы и средства преобразования числа фаз для улучшения электромагнитной совместимости в электрических системах : автореф. дис. ... докт. техн. наук. Новосибирск, 1996. 42 с.
7. Гершенгорн А.И. Многофазные линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения // Электрические станции. 1994. № 8. С.67-70.
8. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Методы совместного моделирования систем тягового и внешнего электроснабжения железных дорог переменного тока. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2011. 170 с.
9. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование многофазных линий электропередачи. Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2014. 168 с.
10. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование энергосистем с четырехфазной линией электропередачи // Электрические станции. 2013. № 11. С.32-37.
11. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесим-метричные режимы электрических систем. Иркутск : Изд-во Иркут. ун-та, 2005. 273 с.
12. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Лэ Ван Тхао. Моделирование электромагнитных полей, создаваемых многофазными линиями электропередачи // Вестник ИрГТУ. № 3(110). С. 67-75.
13. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Чупов В.В. Моделирование шестифазных линий электропередачи // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. Т. 2. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2013. С. 47-51.
14. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Лэ Ван Тхао. Учет транспозиции проводов при моделировании электромагнитных полей, создаваемых высоковольтными линиями электропередачи // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2016. № 2. С. 71-80.
15. Королев А.Н., Куликов К.В. Экология многофазных ЛЭП // Повышение эффективности
энергетического оборудования. Иваново : Изд-во ИГЭУ, 2011. С. 455-460.
16. Королев А.Н., Куликов К.В., Коротков В.В. Особенности построения многофазных ЛЭП // Повышение эффективности работы энергосистем. Иваново : Изд-во ИГЭУ, 2001. С. 108-111.
17. Крюков А.В., Закарюкин В.П., Буякова Н.В. Управление электромагнитной обстановкой в тяговых сетях железных дорог. Ангарск : Изд-во АГТА, 2014. 158 с.
18. Крюков А.В., Закарюкин В.П., Буякова Н.В. Электромагнитная обстановка на объектах железнодорожного транспорта. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2011. 130 с.
19. Линии электропередачи 345 кВ и выше : сб. трудов науч.-исследов. ин-та энергетики США. М. : Энергия, 1980. 480 с.
20. Barthold L.O., Barnes H.S. High phase order power transmission. Electa. Vol. 1972. 24. Р. 139-153.
21.Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Simulation of power systems with four-phase power transmission lines // Power Technology and Engineering. 2014. Vol. 48. № 1. P. 57-61.
УДК 004.896:656.2:004.896:331.1/.2 Асалханова Татьяна Николаевна,
к. э. н., начальник сектора поддержки программ автоматизации и анализа службы организации и оплаты труда, Восточно-Сибирская дирекция инфраструктуры, Иркутск тел. 8(3952)64-55-89, e-mail: [email protected]
ВЛИЯНИЕ ИНТЕГРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В КОРПОРАТИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ НА ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ИНЖЕНЕРОВ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И
НОРМИРОВАНИЮ ТРУДА
T. N. Asalhanova
EFFECT OF INTEGRATION PROCESSES IN CORPORATE MANAGEMENT INFORMATION SYSTEMS FOR RAIL ACTIVITIES ENGINEER LABOR NORMS
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы интеграционных процессов в корпоративных информационных системах управления железнодорожным транспортом, приведен анализ процессов интеграции данных между информационными системами управления, с которыми работают инженеры по организации и нормированию труда, выявлено влияние этих процессов на деятельность специалистов структурных подразделений, которые вовлекаются в работу с информационными системами управления. Показаны взаимодействия инженеров по организации и нормированию труда со специалистами, работниками структурного подразделения, бухгалтерами ОЦОр при работе с корпоративными информационными системами управления. Выделены положительные моменты интеграционных процессов между корпоративными информационными системами, предложено учитывать данные факторы влияния на инженеров по организации и нормированию труда и использовать их при подготовке/переподготовке этой категории работников.
Ключевые слова: интеграционные процессы, корпоративные информационные системы управления железнодорожного транспорта, организация, нормирование, мотивация и оплата труда, инженер по организации и нормированию труда.
Abstract. The article discusses the issues of integration processes in enterprise information systems of railway transport management, the analysis of the processes of data integration between information management systems with which engineers are working on organization and standardization work. The influence of these processes on the activity of specialists of structural units that are involved in the work with information management systems is determined. The article shows the interaction between engineers on the organization and standardization work with experts, employees of the structural units, accountants when working with corporate information systems management. The positive aspects of the integration processes between enterprise systems are marked. It is proposed to consider these factors influencing engineers on organization and normalization of work and to take this into account for professional development of this category of employees.
