CC BY
1
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Сапцына Елизавета Юрьевна
Томский политехнический университет (ТПУ), инженерная школа энергетики.
Ленина пр., д. 30, г. Томск, 634050, Российская Федерация.
Аспирант отделения электроэнергетики и электротехники, 'ГПУ.
Тел.: +7(903)951-32-16.
E-mail: [email protected]
Абеуов Ренат Болтабаевич
Томский политехнический университет (ТПУ), инженерная школа энергетики.
Ленина пр., д. 30, г. Томск, 634050, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент отделения электроэнергетики и электротехники, ТПУ.
Тел.: +7 (3822) 70-17-77.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Sapcyna Elizaveta Yur'evna
Tomsk Polytechnic University (TPU), School of Energy & Power Engineering.
30, Lenina av., Tomsk, 634050, the Russian Federation.
Ph D. student of the department Power Engineering and Electrical Engineering TPU.
Phone: +7(903)951-32-16.
E-mail: [email protected]
Abeiiov Renat Boltabaevich
Tomsk Polytechnic University (TPU), School of Energy & Power Engineering.
30, Lenina av., Tomsk, 634050, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, associate professor of the department Power Engineering and Electrical Engineering TPU.
~ Phone:+7(3822) 70-17-77.
E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Сапцына, Е. Ю. Алгоритм управления процессом точной синхронизации энергорайона с сетью энергосистемы / Е. Ю. Сапцына, Р. Б. Абеуов. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2023. -№4(56). - С. 90- 101
Sapcyna E.Yu., Abeuov R.B. Control algorithm of precision synchronization process for power district with electric power system Journal of Transsib Railway Studies, 2023, no. 4 (56), pp. 90-101 (In Russian).
УДК 621.331: 621.311
А. В. Есаулов, С. Г. Тнгунцев, Е. О. Анненков
Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ), г. Иркутск, Российская Федерация
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ СИСТЕМЫ 2x25 кВ
Аннотация. Статья посвящена разработке и исследованию методики определения места повреждения (короткого замыкания на землю или на рельс) в контактной сети 2*25 кВ двухпутной железной дороги. В работе применены ключевые требования по формированию схем замещения и математических моделей электрических сетей. Сформирована в фазных координатах схема замещения и математическая модель контактной сети 2*25 кВ между двумя тяговыми подстанциями для моделирования режима короткого замыкания. В схеме замещения учтены собственные сопротивления проводов, сопротивления взаимоиндукции и емкостные сопротивления каждого провода с каждым проводом, емкостные сопротивления между проводами и землей. Расчет режима короткого замыкания выполняется в программе расчета в фазных координатах, разработанной на кафедре Электрических станций, сетей и систем ИРНИТУ. Для определения места короткого замыкания формируются графики изменения напряжений вдоль контактной сети между двумя подстанциями. Определение места короткого замыкания выполняется по вычислительной программе, разработанной на кафедре Электрических станций, сетей и систем ИРНИТУ, реализующей метод численного интегрирования телеграфных уравнений, описывающих режим контактной сети. Исходными данными для формирования графиков напряжений являются параметры схемы замещения и величины токов и напряжений по концам контактной сети в момент короткого замыкания. Получены графики изменения напряжений с одного и другого концов контактной сети, которые пересекаются в точке короткого замыкания. Методика определения места повреждения может быть использована на всех подстанциях железной дороги, электрифицированной на переменном токе 2*25 кВ. Для практического применения методики необходимо использовать величины токов и напряжений по концам контактной сети в момент короткого замыкания от
мая т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 101
_ ш
цифровых регистраторов аварийных процессов. Выводы: разработана методика определения места повреждения в контактной сети 2x25 кВ железной дороги, выполнено исследование методики, получены результаты, демонстрирующие высокую точность определения места повреждения.
Ключевые слова: система тягового электроснабжения, определение места повреждения, телеграфные уравнения.
Aleksei V. Esaulov, Stepan G. Tiguntsev, Evgeniy O. Annenkov
Irkutsk National Research Technical University (INRTU), Irkutsk, the Russian Federation
DETERMINATION OF THE FAULT LOCATION IN 2x25 kV RAILWAY POWER SUPPLY SYSTEM
Abstract. The article is devoted to the development and research of a methodology for determining the location of damage (short circuit to the ground or to the rail) in the 2*25 kV contact network of a double-track railway. The paper applies the key requirements for the formation of substitution schemes and mathematical models of electrical networks. A replacement circuit and a mathematical model of a 2x25 kV contact network between two traction substations have been formed in phase coordinates to simulate a short circuit mode. The replacement circuit takes into account the intrinsic resistances of the wires, the mutual induction resistances and the capacitive resistances of each wire with each wire, the capacitive resistances between the wires and the ground. The calculation of the short circuit mode is pet formed in the calculation program in phase coordinates, developed at the Department of «Electric Stations, Networks and Systems» of INRTU. To determine Ihe location of a short circuit, graphs of voltage changes along the contact network between two substations are formed. The determination of the short circuit location is performed using a computational program developed at Ihe Department of «Electric Stations, Networks and Systems» of INRTU, which implements the method of numerical integration of telegraphic equations describing the contact network mode. The initial data for the formation of voltage graphs are the parameters of the substitution circuit and the values of currents and voltages at the ends of the contact network at the time of a short circuit. Graphs of voltage changes from one and the other ends of the contact network, which intersect at the point ofshort circuit, are obtained, '¡'he method of determining the location of the damage can be used at all substations of a railway electrified with alternating current of 2x25 kV. For practical application of the technique, it is necessary to use the values of currents and voltages at the ends of the contact network at the time ofa short circuit from digital recorders of emergency processes. Conclusions: a method for determining the location of damage in the 2*25 kV contact network of a railway has been developed, a study of ihe technique has been performed, and results have been obtained demonstrating high accuracy in determining the location of damage.
Keywords: traction power supply system, fault location determination, telegraph equations.
Ранее авторами данной статьи была проверена применимость метода численного интегрирования телеграфных уравнений [1] для определения места повреждения (ОМП) в тяговой сети 25 кВ [2]. Данный метод показал хорошую точность, погрешность ОМП при моделировании составила 3,3 % на 56 км.
В настоящей статье будет рассмотрена и проверена применимость метода численного интегрирования для тяговых сетей 2x25 кВ (рисунок 1).
Рисунок 1 - Конструкция двухпутного перегона контактной сети системы 2x25 кВ
102 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ни ш И ш шт
ш
Для использования метода численного интегрирования необходимы параметры аварийного режима (ПАР) - значения токов и напряжений в проводах по концам перегона [1, 2], зафиксированные, например, цифровым регистратором аварийных процессов (ЦРАПом) [3]. Поскольку такие параметры на реальном железнодорожном перегоне авторам недоступны, то для получения этих данных сформируем математическую модельтяговой сети 2x25 кВ в фазных координатах.
Математическая модель сформирована на основе принципиальной схемы контактной сети системы 2x25 кВ (рисунок 2), разбитой на участки по 1 км каждый, и представляет собой двухпутный перегон длиной 40 км, содержащий тяговые трансформаторы на подстанциях, промежуточные автотрансформаторы, контактные и питающие провода, провода ДПР, а также нагрузки, моделирующие ЭПС. Для удобства отображения на рисунке 3 представлена схема математической модели, на которой участки по 1 км объединены в группы по 5 км.
х
27,5 кВ ( х2 i А Í А |А
П h—^-Н
ATI АТ2 AT3 АТ4
Рисунок 2 - Принципиальная схема контактной сети системы 2x25 кВ
ш ш 110
ujLJ
113 . U 114
ПС Б
LaJT^J
к
115 Р
123
YfVWYYV
125
,1000
1005
1010
1015
Путь 1 \ т- 2
1020 "У»«
П1
Ргльсы 1 rtvni
1030
1035 1040
Нош) J 200
1410Г ATI1_Н20Г ATI 2
Н 3V 3 ?
[1205 ¡1210 ^1215 J1220 [l
1430 Г
J ЭПС
[1225
11230
.1235 1240
124
Kl
J 800
1805
1810
1815
.1820
.1825
1830_ 1835 1840.
ДПР1
.1100
п:
Ргльсы 2 п\тн
.1105
1110
.1115
Путь 2
.1120
.1125
.1130
1135 1140.
1610Г
—({«ия) .1300
АТ21
1620J
Т5~
1900
Цзю
ЭПС
1315
АТ22
11320
.1325
Г АТ23
571
[1330 jl
ЭПС
1335 1340.
1910
1915
1920
1925
1935 1940.
ДПР2
I
5 км 5 км 5 км 5 км 5 км 5 км 5 км 5 км
Рисунок 3 - Схема замещения двухпутного перегона контактной сети системы 2x25 кВ
!№4(56) эпал т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 103
ш
Для каждого участка длиной 1 км были определены полные продольные сопротивления, емкостные сопротивления и сопротивления взаимоиндукции всех элементов контактной сети (контактные и питающие провода, провода системы «два провода - рельс (ДГ1Р)», обмотки автотрансформаторов). Информация по схеме замещения занесена в программно-вычислительном комплексе (ПВК) «Расчет в фазных координатах», разработанном на кафедре Электрических станций, сетей и систем (ЭССиС) ИРИИ'ГУ. Точки короткого замыкания (КЗ) 1-КЗ были расставлены таким образом, чтобы проверить метод численного интегрирования для ОМП не только в контактных проводах, но и в питающих и проводах ДПР.
Подробная информация о формировании математических моделей в этом ПВК представлена в работах [1,4].
Результатом расчета ПАР для каждой точки КЗ являются значения комплексных значений (модуль, угол) токов и напряжений, полученные по концам перегона, т. е. на подстанции А и Б. Все результаты сведены в таблицы 1-КЗ.
Таблица I - Результаты расчета ПАР в тяговой сети системы 2*25 кВ в начале перегона при КЗ в т. 1 (1215)
Номер узла/элемент сети и, В фи, 0 I, А ФЬ°
1200(К1) 26574,17 354,02 1 140,94 340,31
1 ООО(П1> 28677,03 185,55 774,57 170,97
1800 (ДПР 1) 26584,72 354,015 152,92 49,02
1300(К2) 26573,82 354,02 107,24 65,18
1100 (П2) 28671,45 185,55 558,14 186,75
1900 (ДПР2) 26584,72 354,01 152,84 49,05
Таблица 2 — Результаты расчета ПАР в тяговой сети системы 2Х25 кВ в конце перегона при КЗ в т. 1 (1215)
Номер узла/элемент сети и, В Фи, ° 1,А Ф.,°
1240(К1) 27103,58 347,91 -371,18 135,20
1040 (П1) 27932,26 172,04 -328,33 271,45
1840 (ДПР1) 27106,1 347,91 -150,60 48,43
1340 (К2) 27105,67 347,92 -219,53 5,87
1 140 (П2) 27933,63 172,05 -243,70 227.96
1940 (ДПР2) 27106,84 347,92 -150,52 48,46
Таблица 3 - Результаты расчета ПАР в тяговой сети системы 2Х25 кВ в начале перегона при КЗ в т. 2 (1025)
Номер узла/элемент сети и, В фи, 0 I, А Фь°
1200 (К1) 28032,17 0,112 581,58 344,87
1000 (П1) 26945,47 179,89 809,58 173.68
1800 (ДПР 1) 28040,04 0,11 152,38 49,34
1300(К2) 28028,92 0,11 325,01 0,38
1100 (П2) 26942,67 179,88 328,05 211,32
1900 (ДПР2) 28040,04 0,11 152,32 49,37
Таблица 4 — Результаты расчета ПАР в тяговой сети системы 2Х25 кВ в конце перегона при КЗ в т. 2 (1025)
Номер узла/элемент сети и, В Фг,° I, А Фь°
1240(К!) 28032,17 0,11 -581,58 344.85
1040(П1) 26945,47 179.89 -809,58 173,68
1840 (ДПР1) 28040,04 0,11 -152,38 49,34
1340 (К2) 28028,92 о,п -325,01 0,38
1 140 (П2) 26942,67 179,88 -328,05 211,32
1940 (ДПР2) 28040,04 0,11 -152,32 49,36
104 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ни № * И Ц56) шш
Таблица 5 - Результаты расчета ПАР в тяговой сети системы 2Х25 кВ в начале перегона при КЗ в т. 3 (1915)
Номер узла/элемент сети и, В Фи,° 1,А Фь°
1200 (К1) 25995,91 353,10 -156,02 55,78
1000 (П1) 29343,44 186,10 -545,83 183,68
1800 (ДПР1) 25995,49 353,10 -154,11 48,83
1300 (К2) 25996,17 353,10 -152,68 93,03
1100 (П2) 29337,38 186,11 -607,93 181,15
1900 (ДПР2) 25986,29 353,11 -1033,19 340,16
Таблица 6 - Результаты расчета ПАР в тяговой сети системы 2х25 кВ в конце перегона при КЗ в т. 3 (1915)
Номер узла/элемент сети и, В фи, ° 1,А ФЬ°
1240(К1) 26586,78 346,53 -297,18 354,43
1040(П1) 28515,78 173,24 -264,22 234,30
1840 (ДПР 1) 26576,74 346,54 -151,81 48,25
1340(К2) 26589,57 346,53 -281,85 353,88
1140 (П2) 28516,51 173,25 -254,28 246,42
1940 (ДПР2) 26571,73 346,55 -576,57 136,97
Полученная информация о величинах фазных токов и напряжений на тяговых подстанциях в каждом из трех испытаний является исходными данными для OMIT методом численного интегрирования.
Метод численного интегрирования для ОМП реализован в ПВК «ОМПКЗ», разработанном на кафедре Электрических станций, сетей и систем ИРНИТУ. Помимо значений токов и напряжений исходными данными для расчета являются:
1 ) Матрица погонных продольных сопротивлений и сопротивлений взаимоиндукции Z двухпутного перегона системы 2*25 кВ [5 - 7] (таблица 7).
В таблице 7 диагональные значения Z = (R + jX) являются погонными продольными сопротивлениями проводов перегона, а недиагональные - погонными сопротивлениями взаимоиндукции.
Таблица 7 - Матрица погонных продольных сопротивлений и сопротивлений взаимоиндукции Z, Ом/км
R JX R JX R JX R JX R jX R JX
0,227 0,764 0,05 0,333 0,05 0,31 0,05 0,346 0,05 0,296 0,05 0,282
0,05 0,333 0,21 0,737 0,05 0,384 0,05 0,296 0,05 0,269 0,05 0,259
0,05 0,31 0,05 0,384 0,635 0,774 0,05 0,282 0,05 0,259 0,05 0,251
0,05 0.346 0,05 0,296 0,05 0,282 0,227 0,764 0,05 0,333 0,05 0,31
0,05 0,296 0,05 0,269 0,05 0,259 0,05 0,333 0,21 0,737 0,05 0,384
0,05 0,282 0,05 0,259 0,05 0,251 0,05 0,31 0,05 0,384 0,635 0,774
2) Матрица погонных поперечных емкостных проводимостей В [5 - 7] (таблица 8).
Таблица 8 - Матрица погонных поперечных емкостных проводимостей У, См/км
В В В В В В
2,332 10"6 -2,865 10"7 -1,489-10"7 -3,305 10"7 -1,191 10"7 -7,13 Ю-8
-2,865-Ю-7 2,51 МО"6 -5,733-Ю-7 -1,191-Ю"7 -6,28 Ю-8 -4,24-Ю-8
-1,489-10"7 -5,733-10"7 2,294-10"6 -7,13 10"8 -4,24 10"8 -3,02 Ю-8
-3,305-10"7 -1,191 • 10"7 -7,13 10"8 2,332-10"6 -2,865 10"7 -1,489 10"7
-1,191 10"7 -6,28 10"8 -4,24 10"8 -2,865 10"7 2,5114 Ю-6 -5,733 10"7
-7,13-Ю-8 -4,24-Ю-8 -3,02-Ю-8 -1,489-10"7 -5,733-Ю-7 2,2943 10"6
3) Величина собственных сопротивлений обмоток и сопротивлений взаимоиндукции между обмотками промежуточных автотрансформаторов в фазных координатах (таблица 9). В качестве примера для расчета использован автотрансформатор АОМЖ-10000/27. (2| и Ъг-
!№4<56) мая т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 105
ш
сопротивления обмотки 1 и обмотки 2, Z.m — сопротивление взаимоиндукции между обмотками).
Таблица 9 - Собственные сопротивления обмоток и сопротивления взаимоиндукции между обмотками автотрансформатора АОМЖ-1000/27, Ом
Z, z2 z„,
Ri Xi R2 x2 Rm x,„
0 52165,004 0 52165,004 0 52155,172
4) Сопротивления нагрузок, Ом.
После получения информации ПАР о величине токов и напряжений, а также сопротивлений элементов перегона, исходные данные заносятся в ПВК «ОМПКЗ». Поскольку ввод исходных данных для всех трех экспериментов одинаков, то ниже с подробными разъяснениями рассмотрим только эксперимент с КЗ в т. 1 (номер узла 1215) на 15-м километре контактного провода от ПС «А».
На первую вкладку (рисунок 4) вносятся данные о величинах токов и напряжений в ПАР и о количестве участков, о длине перегона, о количестве учитываемых проводов контактной сети. В сформированной математической модели, с помощью которой были определены токи и напряжения (см. рисунок 3), длина перегона равняется 40 км, а количество проводов - шесть (два контактных, два питающих провода и два провода ДПР; рельсы не являются отдельным элементом).
Д) Программ* ОМКЗ для неокольки» участков Значения Графики
Количество участков: 1 Z от о ехрй
Номер участка: 1 С Длина 1 участка (км): 40 Number of wires: 6 *
иЛ Z 1 Автотрансфорнатосы Нагрузка
Voltage Amperage
N9 M IT arg(in N9 »Off) r «дат
26574 165601 354.021332 27103.581917 347.914123 I 1140.940123 340.308911 -371.17656 135.200382
24677.0277« 185.547334 27932.263024 172.043046 2 774.567166 170.965789 -328.327154 271.452706
26584.719291 354.014991 27106.097738 147.913993 3 152.915866 49.02375 -150.598338 48.43429
26573.819269 354.019143 27105.670335 347.915553 4 107.240038 65.178177 •219.532548 5.869534
28671.447555 185.547099 27933.62885 172.047187 5 558.139446 186.752337 -243.701319 227.957857
2658-4.720327 354.014991 27106.837867 347.916763 6 152.343456 49.05213 -150.523171 48.463009
Рисунок 4 - Ввод данных о токах и напряжениях в ПАР, полученных в начале и в конце перегона при КЗ в г. 1
Во второй и третьей вкладках содержится информация о матрице Ъ (рисунок 5) и о матрице У (рисунок 6) соответственно.
UД Z Y Автотрансформаторы Нагрузки
Продольные сопротивления
R jX R jX R jX R Pi R jX R jX
0.227 0.764 0.05 0.333 0.05 0.31 0.05 0.346 0.05 0.296 0.05 0.282
0.05 0.333 0.21 0.737 0.05 0.384 0.05 0.296 0.05 0.269 0.05 0.259
0.05 0.31 0.05 0.334 0.635 0.774 0.05 0.282 0.05 0.259 0.05 0.251
0.05 0.346 0.05 0.296 0.05 0.282 0.227 0.764 0.05 0.333 O.OS 0.31
0.05 0.296 0.05 0.269 0.05 0.259 0.05 0.333 0.21 0.737 0.05 0.384
0.05 0.232 0.05 0.259 0.05 0.251 0.05 0.31 0.05 0.384 0.635 0.774
Рисунок 5 - Матрица Z
иД 1 1 Автотрансформаторы Нагрузки
Поперечные проводимости
с в В в В 6 в С В С в
2.3323Е-6 0 -2.865Е-7 0 -1.489Е-7 0 -3.305Е-7 0 -1.1916-7 0 -7.13Е-8
0 -2.665Е-7 0 2.5114Е-6 0 -5.733Е-7 0 -1.191Е-7 0 -6.2ВЕ-8 0 -4.24Е-8
0 -1.489Е-7 0 ■5.733Е-7 0 2.2943Е-6 0 -7.13Е-8 0 -4.24Е-8 0 -3.02Е-®
0 -3.305Е-7 0 -1.191Е-7 0 -7.13Е-8 0 2.3322Е-6 0 -2.Б65Е-7 0 -1.4в9£-7
0 -1.191Е-7 0 •6.28Е-8 0 -4.24Е-6 0 -2.Б65Е-7 0 2.5114Е-6 0 -5.733Е-7
0 -7.13Е-8 0 -4.24Е-8 0 -3.02Е-8 0 -1.439Е-7 0 -5.733Е-7 0 2.2943Е-6
Рисунок 6 - Матрица У
На четвертой вкладке указываются данные о собственных сопротивлениях обмоток и сопротивлениях взаимоиндукции между обмотками промежуточных автотрансформаторов (рисунок 7), а также данные о количестве, месте их расположения и порядке подключения к питающим и контактным проводам (см. рисунок 3).
и/17 У Автотрансформаторы Нагружи
Количество: б С
1 2 км 20 Ил №к №Р1 21 2 2 гл 2
XI Й2 Х2 От Хт Яр хр
2 0 0 0 52165.004 0 52165.004 0 52155.172 0.1 0
2 0 0 0 52165.004 0 52165.004 0 52155.172 0.1 0
3 30 2 0 0 0 52165.004 0 52165.004 0 52155.172 0.1 0
4 10 5 0 0 0 52165.004 0 52165.004 0 52155.172 0.1 0
20 5 0 0 0 52165.004 0 52165.004 0 52155.172 0.1 0
6 30 5 0 0 0 52165.004 0 52165.004 0 52155.172 0.1 0
Рисунок 7 - Данные о промежуточных автотрансформаторах
И на последнюю вкладку (рисунок 8) заносится информация о ЭПС, которая учитывается в виде сопротивлений.
и/1 г V Автотрансформаторы Нагрузки
Количество: 4
км №к №р1 №р2 гм 2 р
Ян Хн Яр Хр
■ > 0 0 275 0.1 0.1 0
2 15 4 0 0 229 0.1 0.1 0
3 25 1 0 0 305 0.1 0.1 0
4 35 4 0 0 250 0.1 0.1 0
Рисунок 8 - Данные о ЭПС
Результатом расчета являются графики модулей и углов токов и напряжений, где осью абсцисс является длина перегона, а осью ординат - модули токов и напряжений и их углов соответственно.
Как было показано в работах [1, 2], суть ОМП с помощью метода численного интегрирования - это нахождение точки пересечения графиков пошагового изменения напряжения от концов рассматриваемой линии до противоположных концов. Однако для тяговых сетей системы 2><25 кВ только этого критерия недостаточно, так как часто на полученных графиках модулей напряжения присутствуют две точки пересечения, одна из которых ложная (рисунок 9). Для того чтобы определить истинную точку пересечения, а следовательно, и место, где произошло КЗ, необходим второй критерий. Таким критерием является точка пересечения на графике зависимости углов напряжений от расстояния. Поскольку величина напряжения комплексное число, то в истинной точке КЗ должны совпадать не только модули напряжений, но и углы. Графически это выражается в том, что
!№4(56) 2023— Т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 107
ш
графики изменения углов напряжения в зависимости от расстояния должны пересекаться в одной точке (рисунок 10).
Л Напряжения модули — □ X
Wire number: 1 Z | экспорт »ex«i
-voltage спдпрс ':sn-. tnc leii g-j -voyage crar jc from mc rjgnt t-.c I
Рисунок 9 - Графики модулей напряжений в контактном проводе первого пути, полученные в Г1ВК «ОМГГКЗ» для т. I (1215)
Напряжения углы — □
Wire number: |l С экспорт в ex«i
Рисунок 10 - Графики углов напряжений в контактном проводе первого пути, полученные в ПВК «ОМПКЗ» для т. I (1215)
На рисунке 9 график № 1 представляет собой изменение модуля напряжения в контактном проводе первого пути с левого конца перегона, т. е. от ПС «А» до ПС «Б», а график № 2 с правого конца перегона, т. е. от ПС «Б» до ПС «А» соответственно. На рисун-ке 9 отчетливо видно, что имеется две точки пересечения на 15 км и на 26,5 км от ПС «А». Это происходит из-за того, что после пересечения графиков модулей напряжений в истинной точке КЗ дальнейшие значения модулей напряжений не соответствуют действительности как для графика № 1, так и для графика № 2, следовательно, возможны повторные случайные пересечения. Поэтому для точного определения действительной точки КЗ рассматриваем точку пересечения графиков углов напряжений (см. рисунок 10). Из результатов, представленных на рисунках 9 и 10, можно сделать вывод о том, что истинная точка КЗ находится на 15-ом км от ПС «А», т. е. там, где в математической модели контактной сети 2><25 кВ и была задана точка КЗ в первом эксперименте.
При детальном приближении графиков пересечения модулей (рисунок 11) и углов (рисунок 12) напряжений в контактном проводе видно, что проекция точки пересечения на ось абсцисс находится ровно на расстоянии 15 км, следовательно, погрешность составляет 0 %.
15 15.5
Km
Рисунок 11 - Точка пересечения графиков модулей напряжения в контактном проводе при КЗ в т. I(1215)
,<f Напряжения углы
Wire number: |l
□
Экспорт в Excel
132 134 136 138 14 142 14.4 146 148 15 15-2 154 156 158 16 16-2 164 166 168 17
__Кт_
Рисунок 12 - Точка пересечения графиков углов напряжения в контактном проводе при КЗ в т. 1 (1215)
Далее приведем графики модулей напряжения, графики углов для экспериментов в точках КЗ 2 и 3, которые выбраны, чтобы проверить возможность ОМП методом численного интегрирования не только в контактном, но и в питающем (рисунки 13 и 14) проводе, а также в проводе ДПР (рисунки 15 и 16).
Л Напряжения модули
Wire number: V
□
Экспорт в Excel
Рисунок 13 - Графики модулей напряжений в питающем проводе первого пути, полученные в ПВК «ОМПКЗ» для т. 2 (1025)
М Напряжения углы
Wire number: V
□ х
Экспорт в Excel
О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2S 28 27 28 29 30 31 32 33 34 Э5 36 37 38 39 40
Рисунок 14 - Графики углов напряжений в питающем проводе первого пути, полученные в ПВК «ОМГЖЗ» для т. 2 (1025)
Л Напряжения модули
Wire number: |б
а х
Экспорт в Excel
45 000 40 000 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 _Ки I
Рисунок 15 - Графики модулей напряжений в проводе ДПР второго пути, полученные в ПВК «ОМПКЗ» для т. 3 (1915)
Напряжения углы
Wire number:
□ х
Экспорт в Excel
О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Рисунок 16 - Графики углов напряжений в проводе ДПР второго пути, полученные в ПВК «ОМПКЗ» для т. 3 (1915)
Анализ полученных графиков позволяет сделать вывод о том, что метод численного интегрирования с высокой точностью определяет место КЗ не только в контактных, но также в питающих проводах и проводах ДПР.
Поскольку для ОМГ1 с помощью метода численного интегрирования необходимы лишь измеренные значения фазных токов и напряжений в аварийном режиме, то данный способ ОМП для своей реализации потребует некоторых затрат на ЦРАПы, установленные на каждой тяговой подстанции.
На кафедре Электрических станций, сетей и систем ИРНИТУ проводятся работы по формированию ЦРАПов на базе устройств телемеханики.
На основании всего изложенного выше можно сделать выводы.
1. Способ определения места повреждения, основанный на методе численного интегрирования, применим не только к трехфазным линиям электроснабжения и тяговым сетям 25 кВ, но и к сложной системе тягового электроснабжения 2x25 кВ.
2. Метод численного интегрирования показал высокую точность на модели. Расхождение определенной с помощью данного метода точки КЗ с заранее установленной точкой КЗ в математической модели составило 0 % для всех трех экспериментов, т. е. в реальных условиях погрешность ОМП будет зависеть лишь от погрешности измерительных трансформаторов токов и напряжений, а также от точности определения параметров схемы замещения перегона.
3. Способ ОМП с помощью метода численного интегрирования применим не только для поиска повреждения в контактном проводе, но и в питающем проводе и проводе ДПР.
4. Поскольку для ОМП с помощью метода численного интегрирования необходимы лишь измеренные значения фазных токов и напряжений в ПАР, то данный способ ОМП для своей реализации потребует несущественных затрат на ЦРАПы, установленные на каждой тяговой подстанции.
Список литературы
1. Тигунцев, С. Г. Определение мест коротких замыканий на длинных линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения / С. Г. Тигунцев. - Текст : непосредственный // Энергетика России в XXI веке. Инновационное развитие и управление : материалы всерос. конф. / Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук. - Иркутск, 2015. - С. 357-360.
2. Есаулов, А. В. Определение места повреждения в тяговой сети системы 25 кВ /
A. В. Есаулов, С. Г. Тигунцев. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2023. -№2 (54).-С. 120-127.
3. Пуляев, В. И. Цифровые регистраторы аварийных событий энергосистем / В. И. Пуляев, Ю. В. Усачев. - Москва : НТФ «Энергопрогресс», 1999. - 80 с. - Текст : непосредственный.
4. Тигунцев, С. Г. Разработка расчетной модели контактной сети железной дороги 2x25 кВ для совместного расчета несинусоидальных и несимметричных режимов в питающей сети / С. Г. Тигунцев, А. В. Есаулов, Ю. О. Еремеева. - Текст : непосредственный // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири : материалы всерос. науч.-техн. конф. с международным участием / Иркутский национальный исследовательский технический университет - Иркутск, 2021. - С. 118-123.
5. Диагностика состояния воздушных линий электропередачи 10-110 кВ в норм&аьных и аварийных режимах : учебное пособие / под ред. А. Н. Висящева. - Иркутск : Иркутский государственный технический университет, 2012. - 270 с. - Текст : непосредственный.
6. Висящев, А. Н. Приборы и методы определения места повреждения на линиях электропередачи : учебное пособие. Иркутск : Иркутский государственный технический университет, 2001. - Ч. 2. - 146 с. - Текст : непосредственный.
7. Закарюкин, В. П. Моделирование систем тягового электроснабжения : учебное пособие /
B. П. Закарюкин, А. В. Крюков. - Москва : Директ-Медиа, 2021. - 216 с. - Текст : непосредственный.
References
1. Tiguntsev S.G. [Determination of sliort-circuit locations on long povver transmission lines of high and ultrahigh voltage], Energetika Rossii v XXI veke. ¡nnovatsionnoe razvitie i npravlenie : materialy vserosciiskoi konferentsii [Energy of Russia in the XXI century. Innovative development and Management: materialsofthe All-Russian Conference], Irkutsk, 2015, pp. 357-360 (In Russian).
2. Esaulov A.V., Tiguntsev S.G. Determination of the fault location in 25 kV railway povver supply system. Izvestiia Transsiba - Journal ofTranssib Railway Stndi es, 2023, no. 2 (54), pp. 120-127 (In Russian).
тгщщ мая т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 111
_ ш
3. Pulyaev V.I., Usachev Y. V. Tsifrovye registratory avariinykh sobytii energosistem [Digital recorders of emergency events of power systems], Moscow, Energoprogress Publ., 1999, 80 p. (In Russian).
4. Tiguntsev S.G., Esaulov A.V., Eremeeva Yu.O. [Development of a computational model of a 2x25 kV railway contact network for the joint calculation of non-sinusoidal and asymmetric modes in the supply network], Povyshenie effektivnosti proizvodstva i ispol'zovaniia energii v itsloviiakh Sibiri : material}' vserossiiskoi nanchno-tekhnicheskoi konferentsii [Improving the efficiency of energy production and use in conditions of Siberia : materials of the All-Russian scientific and technical conference], Irkutsk, 2021, pp. 118-123 (In Russian).
5. Visyaschev A. N. ed. Diagnostika sostoianiia vozdushnykh linii elektroperedachi 10-110 kVv normal'nykh i avariinykh rezhimakh : nchebnoe posobie [Diagnostics of the condition of ascending power lines of 10-110 kV in normal and emergency modes: textbook], Irkutsk, Irkutsk State Technical University Publ., 2012, 270 p. (In Russian).
6. Visyashchev A.N. Pribory i metody opredeleniia mesta povrezhdeniia na liniiakh elektroperedachi : uchebnoe posobie [Devices and methods for determining the location of damage on power lines : textbook], Irkutsk, Irkutsk State Technical University Publ., 2001, Part 2, 146 p. (In Russian).
7. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Modelirovanie sistem tiagovogo elektrosnabzheniia : uchebnoe posobie [Modeling of traction power supply systems : textbook], Moscow, Direct Media Publ., 2021, 216 p. (In Russian).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Есаулов Алексеи Владимирович
Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ).
Лермонтова ул., д. 83, г Иркутск, 644074, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Электрические станции, сети и системы», ИРНИТУ. Тел.: +7 (950) 093-36-73. E-mail: [email protected]
Esaulov Alexey Vladimirovich
Irkutsk National Research Technical University (INRTU)
83, Lermontov st., Irkutsk, 664074, the Russian Federation.
Postgraduate student of the department «Electric power stations, networks and systems», INRTU. Phone: +7(950) 093-36-73. E-mail: [email protected]
Тигунцев Степан Георгиевич
Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ).
Лермонтова ул., д. 83, г. Иркутск, 644074, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрические станции, сети и системы», ИРНИТУ.
Тел.: +7 (914) 927-81-77. E-mail: [email protected]
Tiguntsev Stepan Georgievich
Irkutsk National Research Technical University (INRTU).
83, Lermontov st., Irkutsk, 664074, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, associate professor of the department «Electric power stations, networks and systems», INRTU.
Phone:+7 (914) 927-81-77.
E-mail: [email protected]
Анненков Евгений Олегович
Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ).
Лермонтова ул., д. 83, г. Иркутск, 644074, Российская Федерация.
Учебный мастер-программист кафедры «Электрические, станции сети и системы», ИРНИТУ. Тел.:+7 (914) 887-90-30. E-mail: [email protected]
Annenkov Evgeniy Olegovich
Irkutsk National Research Technical University (INRTU).
83, Lermontov st., Irkutsk, 664074, the Russian Federation.
Educational master programmer of the department «Electric power stations, networks and systems», INRTU. Phone: +7 (914) 887-90-30. E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Есаулов, А. В. Определение места повреждения в тяговой сети системы 2Х25 кВ / А. В Есаулов, С. Г. Тигунцев, Е. О Анненков. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2023. - № 4 (56). -С. 101-112.
Esaulov A.V., Tiguntsev S.G., Annenkov E.O Determination of the fault location in 2x25 kV railway power supply system. Journal of Tramsib Railway Studies, 2023, no. 4 (56), pp. 101-112 (In Russian).
112 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ни №4(56) 2023
