Оптимізація режимів тягового електроспоживання та рекуперації енергії в системах електричного транспорту

О. І. Саблін

УДК 621.331.3

О. I. САБЛИ (ДНУЗТ)

Днтропетровський нацiональний унiверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, 49010, м. Днтропетровськ, вул. Лазаряна, 2, тел. (056) 793-19-11, ел. пошта: [email protected]

ОПТИМ1ЗАЦ1Я РЕЖИМ1В ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ ТА РЕКУПЕРАЦП ЕНЕРГП В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

Вступ

Особливютю роботи енергосистем електри-фiкованого транспорту е рiзкозмiннi повторно-короткочаснi режими тягового електроспожи-вання транспортних засобiв та можливють ре-купераци енерги при !х електричному гальму-ваннi. Регулювання в широкому дiапазонi ре-жимiв руху електротранспорту викликае значш пiковi навантаження систем тягового i зовшш-нього електропостачання та тдвищуе рiвень втрат енерги в них.

Розвиток високоефективних силових нашв-провiдникових перетворювачiв та накопичува-чiв енергп, а також швидкоддачих систем керу-вання ними вщкривае широкi можливостi щодо суттевого пiдвищення енергетично! ефективно-стi систем електрично! тяги. За рахунок вико-ристання надсучасних силових енергетичних пристро!в та одночасно! розробки рацiональних алгоршмв !х функцiонування, адаптованих до особливостей режимiв електротягових наван-тажень, стае можливим мiнiмiзувати втрати енергп в елементах системи електрично! тяги та практично повшстю виршити проблему спо-живання надлишково! енерги рекупераци.

Актуальшсть

Одним з ефективних напрямiв шдвищення ефективностi режимiв тягового електроспожи-вання i рекупераци енергп електротранспорту е часткове або повне роздшення в чаш цих проце-сiв, що дозволяе знизити втрати в елементах системи тягового електропостачання i може бути реалiзовано при використанш стацiонарних або бортових накопичувачiв енергп. Однак високi вартiснi показники даного заходу вимагають пошуку менш затратних методiв пiдвищення енергоефективностi режимiв тягового електрос-поживання та рекупераци енергп електротранспорту та розробки пiдходiв до зниження встано-влено! потужиосп накопичувачiв шляхом шд-вищення коефщенту !х використання за рахунок оптимального управлшня !х режимами, що е актуальним напрямом дослiджень.

Мета роботи

Розробка удосконалених технологiй елект-роспоживання та рекупераци енерги електротранспорту шляхом вирiвнювання графiкiв електротягових навантажень та управлiння режимами енергообмшу мiж накопичувачами i тяго-вою та живлячою мережами засобами нечггко! логiки.

Огляд л^ератури

Режим тягового електроспоживання р(Ь) в системах електротранспорту залежить вiд бага-тьох факторiв, зокрема необхщно! швидкост руху, профiля дiлянки коли, маси та напруги на струмоприймачi транспортних засобiв та iн. i е стацюнарним квазiусталеним випадковим про-цесом (рис. 1), розмах, штенсившсть i частота коливань якого здiйснюе вплив на рiвень втрат енергп в елементах електрично! тяги.

-1-1-г-

р(4 мВт

_|_I_I_1_

и

р((), МВт

а)

7 Ь, годин

-0,5

хв.

Рис. 1. Реалiзацi! тягового електроспоживання електровозу ВЛ11М6 з вантажним по!здом (а) та електропо!зда метрополiтену 81-717(714).5М (б) (рекуперащя енергi! при р(Ь) < 0)

В табл. 1 наведет основш iмовiрнiснi характеристики процесу тягового електроспоживан-ня транспортних засобiв рiзних систем, що ви-значенi в роботах [1-3] на базi дослiдження множини реалiзацiй {рп (Ь)} , отриманих в умо-вах реально! експлуатаци.

4

2

1 2

Таблиця 1 - Основш iмовiрнiснi характеристики електроспоживання тягового рухомого складу в

мзних системах електричного транспорту

Види транспортних засобiв тр, МВт ст р , МВт Мор , МВт Мер , МВт вщ. од. ЕХр , вщ. од.

Вантажш електровози 0,78 0,465 0,165 0,8 0,17 -1,07

Пасажирськi електровози 0,595 0,576 0,32 0,565 0,93 0,03

Примюью електропо1зди 0,409 0,307 0,26 0,472 -0,01 -1,38

Швидкiснi електропо1зди 0,724 0,375 0,144 0,575 0,83 -0,68

Мюький транспорт (трамва1) 0,174 0,095 0,45 0,654 0,563 -1,23

Метрополiтен 0,371 0,216 0,27 0,352 0,28 -1,85

Розподiл iмовiрностi тягового електроспоживання мае два виражеш максимуми в областi малих i середнiх навантажень (рис. 2) що е ха-рактерним для вшх видiв електричного транспорту. Це свщчить про недовикористання в експлуатацн встановлено! потужностi тягового рухомого складу i його роботу в област пони-жених значень ККД.

0,0225

0,015

0,0075

3,5 р, МВт

Рис. 2. Розподш iмовiрностi тягового електроспоживання вантажних електровозiв

Кореляцiйнi функцп процесу р(1) вшх видiв

електротранспорту мають незагасаючий коли-вальний характер (рис. 3), що властиво неерго-дичним випадковим процесам i пов'язано з на-явнiстю в них сховано! перюдичносп.

0,4-

0,2

Кр, (МВт)2

10 х, хв.

кореляцшно! функцп Кр (т) на iнтервалi те (т к, Т /5) (де тк - час кореляцн, Т - трива-лють електроспоживання), що дозволило вщф> льтрувати перюдичш коливання вiд власне ви-падкового процесу.

Спектри функцiй Кр (т) е прорiдженими в

порiвняннi зi спектрами миттевих графшв р(^) (рис. 4) оскiльки вшьш вiд випадково! складо-во! та вмщують у собi лише перюдичш низь-кочастотнi коливання процесу р(1) .

0,24,Р'МВТ

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 / Гц

а)

Б (МВт)2

Рис. 3. Кореляцшна функцiя тягового електроспоживання примюьких електропо]дщв ЕПЛ2Т

Для визначення перiодичних коливань тягового електроспоживання в [4] застосовано пе-ретворення Фур'е не до самого випадкового процесу р(^), а до незагасаючо! частини його

ОД 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 /, Гц б)

Рис. 4. Амплггудш спектри р(?) (а) i Кр (т) (б) примiських електропоlздiв ЕПЛ2Т Дiапазон частот спектрiв р(^) i Кр (т) в ква-

зiусталених режимах електроспоживання транспортних засобiв складае 0,001... 1,5 Гц, а при регулюванш !х потужносп - 0,1...10 Гц. Енергiя перюдичних коливань електроспоживання вантажних i пасажирських електровозiв в квазiус-талених режимах становить близько 15 % вщ уае1 енерги випадкового процесу р(^) та сягае 25 % для примюьких електропоlздiв, мюького електротранспорту та метрополiтенiв, що

пов'язано з бшьш коливаль ним характером електроспоживання. Це необхщно враховувати при розробщ заходiв по зменшенню втрат в елементах системи електрично! тяги.

Ощнка якостi режимiв тягового електроспоживання електротранспорту, що враховуе вплив штенсивност його коливань на рiвень додаткових втрат в елементах системи електри-чно! тяги у [5, 6] виконана з використанням таких показниюв, як пiк-фактор р/ та коефщент форми кФ процесу р(0, що дорiвнюють

Pf =

к = Р

кФ = р

Р_

P„

= P_

V

1 Т 1

T J P 2(t) dt T J P(t) dt,

де Pmax, Pcep, Рд - вщповщно максимальне,

середне та ддаче значення споживано! потуж-ност за графiком тягового навантаження p(t) .

Наприклад для вантажних електровозiв цi показники знаходяться в межах pf е [1,4; 7,52], кф е[1,15; 3,72] при

pf = 2,57, кф = 1,61. Залежнють додаткових втрат в OTOT^Mi електрично! тяги вщ параметрiв тягового електроспоживання pf та кф мае ви-гляд рiвняння

АРдод (pf, кф) = 0,175APmin (0,19pf + 0,81кф -1), де APmin - мшмальш втрати для передачi задано! потужносп Р.

Виходячи з показниюв pf та кф основним ^m^ieM ефективностi режиму тягового електроспоживання електротранспорту, що забез-печуе АР ^ min е умова

|p(t)

- Р„

min.

(1)

транспорту 35...55 км/год в усталеному режимi руху по!здiв на послщовно-паралельному з'ед-наннi двигунiв (СП) в певних умовах можливий деф^т, а на паралельному (П) - надлишок по-тужностi тягових засобiв. В такому разi шдтри-мання постiйно! швидкостi по!здiв (особливо не-повновагових та на легких донках профiлю) виконуеться за рахунок багаторазових переходiв тягових засобiв з вищих схем з'еднань тягових електродвигунiв (ТЕД) на нижчi (рис. 5, б), що попршуе яюсть режимiв електроспоживання та порушуе умову (1).

V, км/год

4400

Схема

4600

4800

5000 U с

а)

ВибЫ

4400 4600 4800 5000 U <=

б)

р, кВт

3200

К к

п

и

п

4400

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

4600

4800

5000 t, с

б)

при якш також мшшiзуeться ткове навантаження систем тягового та зовшшнього елект-ропостачання.

Основний матерiал

Коливання тягового навантаження в системах електричного транспорту виникають не лише при регулюванш потужностi транспортних засобiв, а i в усталених режимах руху (рис. 5), особливо як-що тяговi засоби побудованi за дискретним принципом регулювання сили тяги. Наприклад, у наслщок iснування неперекрито! областi регулювання (де вщсутш природнi характеристики) в полi тягових характеристик електровозiв Г х V у дiапазонi технiчних швидкостей залiзничного

Рис. 5. Фрагмент реалiзацi! швидкостi руху (а), схеми з'еднання двигунiв (б) i електроспоживання (в) електровоза ВЛ11М6 з вантажним по!здом

Зменшення втрат енерги в елементах системи електрично! тяги та ткового навантаження систем електропостачання за рахунок зменшення надлишково! потужностi тягових засобiв може бути досягнуто за рахунок формування додатко-вих природних тягових характеристик в нерегу-льованiй областi потужностi електровозiв. Данi характеристики отримуються в усталеному ре-жимi руху по!зда шляхом часткового вимикання груп двигунiв на паралельному з'еднанш. В полi тягових характеристиках електровоза в результат формуються додатковi природнi характеристики Г '(V), а незаповнена область Г х V част-ково заповнюеться (рис. 6). При цьому залишеш в роботi двигуни працюють в бiльш номiналь-

max

ному режиш, що може забезпечити !х бшьш ви-сокий експлуатацiйний ККД.

V, км/год

Рис. 6. Додатковi тяговi характеристики елект-ровоза ВЛ11М6

Енергоефективний режим електроспожи-вання електровоза при робой на однш з двох рiвних за потужнiстю тягових характеристиках (наприклад «П», 8 ТЕД, О3 25% i «П», 6 ТЕД ОЗ 45% на рис. 6) може бути визначено на тд-ставi порiвняння ККД в цих режимах. Згiдно електромеханiчних характеристик в област до-пустимих струмiв можна отримати, що

)|ОЗ1 > )|ПЗ , )|ОЗ2 > )|ОЗ1 i т. д. в обла-стi бшьших струмiв двигуна.

Математичне моделювання режишв елект-роспоживання електротранспорту з додаткови-ми тяговими характеристиками дозволило встановити, що використання запропонованого принципу зниження надлишково! потужностi тягових засобiв в усталених режимах руху не порушуе умов зчеплення колiс тягових засовiв з рейками та дозволяе вирiвняти тягове наванта-ження i зменшити втрати енергп в системi тягового електропостачання на 20...25 %. Засто-сування даного принципу е ефективним, в тому чи^ для тягових засобiв з плавним регулю-ванням потужностi.

Треба зазначити, що ефект вщ використання розглянутих заходiв полягае в першу чергу у зменшенш пiкових навантажень систем тягового i зовнiшнього електропостачання i втрат енергп в них. Можливосп зниження на 1...5 % витрат енергп на тягу неповновагових поlздiв, особливо на дiлянках з легким профшем, при вiдключеннi частини ТЕД тягового рухомого складу детально розглянуто в роботах профе-сора Гетьмана Г.К. [7, 8].

В силу розглянуто! специфши режишв тягового електроспоживання в системах електрот-ранспорту зберпаеться проблема споживання енергп рекуперацп. Оскшьки процес рекуперацп енергп на транспорт переважно е коротко-часним, що особливо виражено у пришському рус електропо]дщв, на мiському електротранс-портi i метрополiтенах, то при зниженш розмь рiв руху на дшянках практично унеможливлю-

еться повторне використання вiдновленоl енергп. Це вимагае розробки технологш тдвищен-ня ефективностi використання енергп рекуперацп поlздiв в умовах зниження тягового елек-троспоживання на дiлянках. Системний аналiз iснуючих методiв, а саме повернення енергп рекуперацп в живлячу енергосистему, локал> зацiя в системi електрично1 тяги накопичувача-ми енергп (НЕ) або шляхом оптишзацп рiвня вихщно1 напруги тягових пiдстанцiй (ТП) та регулювання транспортного потоку поlздiв ви-явив !х недостатню енергоефективнють при окремому застосуваннi, що змушуе використо-вувати комплексний пiдхiд для поеднання мо-жливостей всiх методiв.

Крiм того, треба зазначити, що ефектившсть споживання надлишково1 енергп рекуперацп поlздiв системою зовнiшнього електропостачання (на приеднаннях 6, 35, 110 кВ) залежить вщ режимiв нетягових споживачiв у вузлах приеднання ТП системи тягового електропостачання [9], особливо коли енергосистема е не-довантаженою. При шдключенш сумiжних ш-вертуючих ТП залiзниць до лшш рiзного класу напруги можливим е нерiвномiрний розподiл завантаження сумiжних ТП в режимi рекуперацп, що збшьшуе втрати генеровано1 енергп в тягових мережах. В системах тяги постшного струму юнують проблеми iз забезпеченням не-обхiдного рiвня якост енергп рекуперацп на виходi iнверторiв згiдно ГОСТ 13109-97, що передаеться до живлячо1 мережi [10].

Для забезпечення рацюнальних умов рекуперацп електротранспорту в системi електрич-но! тяги зi стацiонарними керованими НЕ i ре-версивними ТП з плавним регулюванням вих> дно! напруги (рис. 7) необхщно вирiшувати низку завдань з високим ступенем невизначеносп, що вимагае врахування багатьох випадкових факторiв, таких як режими живлячих мереж i тягових навантажень, яю безпосередньо впли-вають на необхщш алгоритми управлiння робо-тою НЕ, iнверторiв i регуляторiв.

-35 (110,220) кВ

не

в1п

й

не

5Е5

] г

ж

£

а

По'йд в режиш Пойд в режиш рекуперацп тяги

Рис. 7. Розподш струму рекуперацп в системi електротранспорту

На рис. 7 наведена схема декомпозици або I 5. визначена в залежност вiд положення

струму рекупераци електротранспорту I

де

пiд надлишковим струмом розумieться частина струму 1рек, що не може бути використана без-посередньо на тягу iнших по!здiв, тобто

I надл рек

= 11

рек к '

(2)

де I

рек1

частина струму рекупераци, що

споживаеться на тягу;

рек2

частина струму

(

АР

= (1р

Iрек 2 ^ 0, ^), 1рек л(() I

\

-М))

■ Ш1П

(3)

/

* рек у рек 3 V /? рек 4 V /? рек 5 *

Враховуючи низький рiвень iнформацiйного забезпечення систем тягового електропоста-чання для прийняття оперативних рiшень зпд-но умови (3) можуть бути використаш принци-пи нечiткого управлiння. Нечiткi закони регу-лювання режимiв тягового електропостачання забезпечують пiдтримку напруги на струмоп-риймачах рекуперативних по!здiв в допустимих межах при дефiцитi тягового електроспожи-вання шляхом прийняття рiшень про спожи-вання енерги рекупераци НЕ (в залежиосп вiд !х заряду) або живлячою енергосистемою (в залежносп вiд И завантаження), або забезпе-чення перетокiв дано! енерги на сумiжнi мiжпi-дстанцiйнi зони до вщдалених по]дщв (в залеж-ност вiд !х положення на д^нщ). При цьому можливе узгодження роботи НЕ в режимах ви-рiвнювання пiкового тягового навантаження i локально! буферiзацi! надлишково! енергi! ре-куперацi!.

Прiоритетнiсть розподшу надлишково! ене-ргi! рекуперацi! вщповщно струмами I

рекуперацi!, що утитзуеться в гальмiвних реостатах; !рек3 - частина струму рекуперацi!, що

перетшае на сумiжнi мiжподстанцiйнi зони (до вщдалених по^здв); Ipек4 - частина струму рекупераци, що споживаеться НЕ; !рек5 - частина

струму рекупераци, що споживаеться живлячою мережею (через випрямно-шверторний перетворювач (В1П) ТП).

Для мiнiмiзацi! втрат енерги рекуперацi! не-обхiдна мiнiмiзацiя вiдстанi до !! потенцiйного споживача (по!зд, НЕ, живляча мережа) з ура-хуванням його ККД. Для цього формалiзована та вирiшена задача ошташзаци розподiлу надлишково! енерги рекупераци по!здiв шляхом визначення рацюнального спiввiдношення мiж значеннями складових струму (2) в реальному часi, що забезпечуе виконання цiльово! функцi!

рек5

рекуперативного по!зда на дiлянцi. Алгоритм нечiткого управлшня режимами НЕ, В1П та ре-гуляторiв вихiдно! напруги ТП в обласп допус-тимих значень розроблено з урахуванням умо-ви (3) та обмежень напруги в тяговш мереж згiдно [11, 12] у випадках коли и1 ^ и™3* . Вхь дними параметрами нечiткого регулятора е на-бiр змiнних (зпдно рис. 7)

X = ( Е (г), ^), их{г), и 2(г), из( г)),

де Е( г) - поточний заряд НЕ; ^ - тягове електроспоживання в зош рекуперацi!; и1(г) -напруга на струмоприймачi рекуперативного по!зда; и2(г) - напруга на виходi ТП; из(г) -напруга на входi ТП.

Параметрами управлшня неч^кого регулятора е змшш

7 =(Iрек2 (г) , ^^рекЗ (0 , ^рек4 ( 0, Iрек5 ( 0).

Дiапазон вхiдних даних i параметрiв управлшня задаеться п'ятьма нечiткими термами (низький, середньо-низький, середнш, середньо-високий, високий) з трикутними функщями приналежностi [13].

В роботi було створено модель неч^кого ро-зподшу надлишково! енергi! рекуперацi!, побу-довано! на базi п'яти блокiв правил, структура яко! наведена на рис. 8. Кожен блок правил ви-користовуе метод Мамдаш для неч^кого виво-ду. Блоки зв'язанi у виглядi послiдовностi для забезпечення покрокового прийняття ршення, за заданими прюритетами. Вихiд першого блоку служить входом для наступного, що дозво-ляе визначати необхщшсть розподiлу залишку енергi! за менш прiоритетними напрямами. Для останнього блоку виводу, служать входами вс попередш рiшення, це дозволить визначити ви-сновок тiльки в тому випадку, якщо ще не було прийнято ршеиия.

рек3

рек4

Рис. 8. Модель неч^кого регулятора розподiлу енергi! рекупераци

Для прийняття ршення про кшьюсть енергi! рекуперацi!, що передаеться до НЕ, вхщними параметрами е змшш и1 (г) та Е( г), а виходом !рек4. Знання експерта являють собою сшввщ-

к=2

ношения вигляду:

Я = (Щ, Е) ^ IреК4 , де (иь Е) - посилка; 1рек4 - наслщок; ^ - операцiя неч^ко1 iмплiкацil.

Для кожного параметра вiдомi функцп прина-лежиостi до нечггких термiв, вiдповiдно Ци г(х), цЕ г(х) i ц1рек4 (х). Стутнь приналежиостi конкрет-них вхiдних значень (иь Е) до кожного правила з експертно1 бази визначаеться за виразом:

Ц/рек4у(1рек4/) = МеД^О А Ц1рек4j(E),

де j = 1..п - номер правила; А - операщя ло-пчного мiнiмуму.

В результатi отримуемо наступну нечiтку множину

1рек 4

У„ ^ I рек 4 j (1рек 4 j

де V - операщя лопчного максимуму. Точне значення параметрiв 3mîhhoï 1рек 4 визначаеться як середньозважена сума

^ \ ^I рек4 j ( 1рек 4 j ) 1рек 4 j

J = j=1.«

рек 4

^I рек4 j ( 1рек 4 j )

j=!■■«

Для визначення чiтких значень вихщних величин у робот було використано метод дефази-фкаци «Center of Area» (центр площ^. В результат перебору безлiчi варiантiв рiзних вхiдних станiв моделi отримано простри прийняття рь шень щодо розподiлу енерги рекуперацп елект-ротранспорту по Bcix можливих напрямах, гео-метричною iнтерпретацieю яких у певних умо-вах е поверхнi, одна з яких наведена на рис. 9.

U1, кВ

Рис. 9. Область прийняття рiшень для залежно-

Cтi 1рек2 = / (1рек1, )

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Саблш, О. I. Пiдвищения ефективносп елект-роспоживання електрорухомого складу постiйного струму [Текст]: ареф. дис... к.т.н.: 05.22.09 / О. I. Саблш. - ДНУЗТ. Д., 2009. - 21 с.

2. Шевлюгин, М. В. Ресурсо- и энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте и метрополитенах, реализуемые с использованием накопителей энергии [Текст]: ареф. дис... д.т.н.:

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

Даш залежност вщображають необхщш ал-горитми керування силовим обладнанням ТП у реальному чаш залежно вщ поточного стану тяговоï i живлячоï енергосистем (а саме рiвня тягового навантаження в зонi рекуперацiï, заряду НЕ, напруги на вводах ТП).

Розроблеш алгоритми нечеткого управлiння дозволять приймати оперативш рiшення про ращональний розподiл надлишковоï енергiï рекуперацп в умовах неповно1' iнформацiï та е основою штелектуального регулювання режи-мiв тягового електропостачання при рекупера-цiï енергiï транспортних засобiв.

Висновки

Зменшення надлишково1' потужностi тягових засобiв шляхом оптимiзацiï потрiбноï кiлькостi 1'х двигунiв (при частковому вимиканнi двигу-нiв на паралельному з'еднаннi) дозволяе роз-ширити регулювальнi властивостi транспортних засобiв в дiапазонi техшчних швидкостей. В такому випадку при електроспоживанш тягових засобiв в усталених режимах руху можли-вим е на 20...25 % зменшити пiковi тяговi навантаження та втрати енерги в системах тягового i зовшшнього електропостачання залiзниць.

Розроблений алгоритм управлшня накопи-чувачами енерги, шверторами та регуляторами вихiдноï напруги тягових шдстанцш на базi неч^ко1' логiки забезпечуе необхiднi умови ре-куперацiï електротранспорту на дiлянках при дефщип тягового електроспоживання та дозволяе оптимiзувати розподiл надлишково1' енерги гальмування транспортних засобiв шляхом визначення ращонального спiввiдношення мiж складовими надлишкового струму рекуперацiï в реальному чаш, що забезпечуе мiнiмум втрат рекуперативно1' енергiï в системах тягового та зовшшнього електропостачання. Використання цього алгоритму е ефективним в умовах непов-но1' iнформацiï та дозволяе мiнiмiзувати встано-влену потужнiсть накопичувачiв, iнверторiв та регуляторiв вихiдноï напруги тягових шдстанцш, що зменшуе капiтальнi витрати на модерш-зацiю iснуючих та електрифшащю нових дiля-нок систем електротранспорту.

REFERENCES

1. Sablin, O. I. Pidvy' shhennya efekty vnosti elektrospozhyvannya elektroruxomogo skladu postijnogo strumu [Tekst]: aref. dy's... k.t.n.: 05.22.09 / O. I. Sablin. - DNUZT. D., 2009. - 21 s.

2. Shevlyugin, M. V. Resurso- i energosberegayuschie tehnologii na zheleznodorozhnom transporte i metropolitenah, realizuemyie s ispolzovaniem nakopiteley energii

j

A

A w

05.14.02 / М. В. Шевлюгин. - МГУПС. Москва, 2014. - 49 с.

3. Павелчик, М. Повышение эффективности электрической тяги при помощи накопителей энергии [Текст]: ареф. дис... д.т.н.: 05.09.03, 05.22.09 / М. Павелчик. - МГУПС. Москва, 2000. - 48 с.

4. Саблин. О. И. Спектральный анализ случайных функций тягового тока и напряжения на токоприемнике электроподвижного состава / О. И Саблин // Вюник Дншропетровського нацюнального уш-верситету залiзничного транспорту iменi академжа

B. Лазаряна. - 2007. - № 15. - С. 41-47.

5. Саблш, О. I. Дослщження ефективносп про-цесу рекупераци електроенерги в умовах метрополь тену / О. I. Саблш // Восточно-европейский журнал передовых технологий. - 2014. - № 6/8 (72). - С. 913.

6. Саблин, О. И. Анализ качества рекуперируемой электроэнергии в системе электрического транспорта / О. И. Саблин // Вюник Нацюнального техшчного ушверситету «ХП1». - 2013. - Вип. 38. -

C. 186-189.

7. Гетьман, Г. К. О расчетном определении экономии электроэнергии при частичном отключении тяговых двигателей электроподвижного состава / Г. К. Гетьман, В. £. Васильев // Залiзничний транспорт Украши. - 2011. - № 4. - С. 51-54.

8. Гетьман, Г. К. О возможности снижения расхода электроэнергии на тягу карьерных поездов за счет частичного отключения части тяговых двигателей / Г. К. Гетьман, В. Е. Васильев // Електрифiкацiя транспорту. - 2015. - № 10. - С.49-58.

9. Саблш, О. I. Ефектившсть рекупераци електроенерги в системi електротранспорту з швертор-ними тяговими пвдстанщями постшного струму / О.

1. Саблш, Д. О. Босий, В. Г. Кузнецов та ш. // Вюник Вшницького полггехшчного iнституту. - 2016. - №

2. - С. 73-79.

10. Костш, Н. А. Яшсть електроенерги, рекупе-ровано! електровозами ВЛ11М6 I ВЛ11М / Н. А. Костш, А. Н. Муха, А. В. НЫтенко // Електрифша-ця транспорту. - 2015. - № 10. - С. 108-116.

11. Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений: ГОСТ 6962-75 - [Действует с 1977-01-01] - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 3 с.

12. Напряжение питания тяговых железнодорожных сетей: Стандарт NF EN 50163-1996 - [Действует с 01.11.1996]. МКС 29.280, 1995. - 11 с.

13. Леоненков, А. В. Нечеткое моделирование в среде MathLab и Fuzzy Tech / А. В. Леоненков. -СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 736 с.

Надшшла до друку 17.02.2016.

[Tekst]: avtoref. dis... d.t.n.: 05.14.02 / M. V. Shevlyugin. - MGUPS. Moskva, 2014. - 49 s.

3. Pavelchik, M. Povyishenie effektivnosti elektricheskoy tyagi pri pomoschi nakopiteley energii [Tekst]: avtoref. dis... d.t.n.: 05.09.03, 05.22.09 / M. Pavelchik. - MGUPS. Moskva, 2000. - 48 s.

4. Sablin. O. I. Spektral'ntij analy'z sluchajntih funkcy'j tyagovogo toka y' napryazheny'ya na tokop-ry'emny'ke elektropodvy'zhnogo sostava / O. I Sablin // Visny'k Dnipropetrovs'kogo nacional'nogo uni-versy'tetu zalizny'chnogo transportu imeni akademika V. Lazaryana. - 2007. - # 15. - S. 41-47.

5. Sablin, O. I. Doslidzhennya efektivnosti pro-tsesu rekuperatsiyi elektroenergiyi v umovah metropoli-tenu / O. I. Sablin // Vostochno-evropeyskiy zhurnal peredovyih tehnologiy. - 2014. - # 6/8 (72). - S. 9-13.

6. Sablin, O. I. Analiz kachestva rekuperiruemoy elektroenergii v sisteme elektricheskogo transporta / O.

1. Sablin // Visnik Natsionalnogo tehnichnogo universi-tetu «HPI». - 2013. - Vip. 38. - S. 186-189.

7. Getman, G. K. O raschetnom opredelenii ekonomii elektroenergii pri chastichnom otklyuchenii tyagovyih dvigateley elektropodvizhnogo sostava / G. K. Getman, V. E. Vasil'ev // ZalIznichniy transport Ukrayini. - 2011. - # 4. - S. 51-54.

8. Getman, G. K. O vozmozhnosti snizheniya ra-shoda elektroenergii na tyagu karernyih poezdov za schet chastichnogo otklyucheniya chasti tyagovyih dvigateley / G. K. Getman, V. E. Vasil'ev // Elektrif-IkatsIya transportu. - 2015. - # 10. - S.49-58.

9. Sablin, O. I. Efekty'vnist' rekuperaciyi elektroenergiyi v sy'stemi elektrotransportu z invertorny'my' tyagovy'my' pidstanciyamy' postijnogo strumu / O. I. Sablin, D. O. Bosy'j, V. G. Kuzneczov ta in. // Visny'k Vinny'cz'kogo politexnichnogo insty'tutu. - 2016. - #

2. - S. 73-79.

10. Kostin, N. A. Yakist elektroenergiyi, reku-perovanoyi elektrovozami VL11M6 I VL11M / N. A. Kostin, A. N. Muha, A. V. Nskstenko // Elektrifskatssya transportu. - 2015. - # 10. - S. 108-116.

11. Transport elektrifitsirovannyiy s pitaniem ot kon-taktnoy seti. Ryad napryazheniy: GOST 6962-75 -[Deystvuet s 1977-01-01] - M.: Izd-vo standartov, 1976. - 3 s.

12. Napryazhenie pitaniya tyagovyih zheleznodorozhnyih setey: Standart NF EN 50163-1996 - [Deystvuet s 01.11.1996]. MKS 29.280, 1995. - 11 s.

13. Leonenkov, A. V. Nechetkoe modely'rovany'e v srede MathLab y' FuzzyTech / A. V. Leonenkov. -SPb.: BXV-Peterburg, 2005. - 736 s.

Внутршнш рецензент Гетьман Г. К. Зовшшнш рецензент AndpieHKo П. Д.

Розробка дieвих заходiв з пiдвищення ефективноcтi режимiв тягового електроспоживання i рекуперацй' енерги в cиcтемi електричноТ тяги e важливим елементом зниження енергоeмноcтi електротранспорту та cобiвартоcтi перевезень ним, що e актуальним в умовах с^мкого зростання цiн на енергоноciï. Одним з

ефективних заходiв в цьому напрямку е часткове або повне роздiлення в час процесiв електроспоживання i рекуперацií енергп електротранспорту, що дозволяе знизити втрати в елементах систем тягового i зовш-шнього електропостачання i може бути реалiзовано при використаннi стацюнарних або бортових накопи-чувачiв енерги. Високi вартiснi показники даного заходу вимагають пошуку менш затратних методiв пщ-вищення енергоефективностi режимiв тягового електроспоживання та рекуперацп енергií електротранспорту та розробки пiдходiв до зниження встановлено! потужностi накопичувачiв шляхом пщвищення коефщЬ енту 'х використання за рахунок оптимального управлшня режимами енергообмшу мiж ними, тяговою i живлячою мережами.

Ключовi слова: рекупера^я, тягове електроспоживання, надлишкова потужнiсть, втрати енергп, накопи-чувачi, iнвертори, тягове та зовшшне електропостачання, нечiтке управлшня.

Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаря-на, 49010, м. Днепропетровск, ул. Лазаряна, 2, тел. (056) 793-19-11, эл. почта: [email protected]

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ И РЕКУПЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

Разработка действенных мер по повышению эффективности режимов тягового электропотребления и рекуперации энергии в системе электрической тяги является важным элементом снижения энергоемкости электротранспорта и себестоимости перевозок им, что является актуальным в условиях стремительного роста цен на энергоносители. Одним из эффективных мероприятий в этом направлении является частичное или полное разделение во времени процессов электропотребления и рекуперации энергии электротранспорта, что позволяет снизить потери в элементах систем тягового и внешнего электроснабжения и может быть реализовано при использовании стационарных или бортовых накопителей энергии. Высокие стоимостные показатели данного мероприятия требуют поиска менее затратных методов повышения энергоэффективности режимов тягового электропотребления и рекуперации энергии электротранспорта и разработки подходов к снижению установленной мощности накопителей путем повышения коэффициента их использования за счет оптимального управления режимами энергообмена между ними, тяговой и питающей сетями.

Ключевые слова: рекуперация, тяговое электропотребление, избыточная мощность, потери энергии, накопители, инверторы, тяговое и внешнее электроснабжение, нечеткое управление.

Dnipropetrovsk national University of railway transport named after academician V. Lazaryan, 49010, Dnepropetrovsk, M., Lazaryan str., 2, tel (056) 793-19-11, e-mail: [email protected]

OPTIMIZATION OF THE MODES OF TRACTION POWER CONSUMPTION AND ENERGY RECUPERATION IN SYSTEMS OF ELECTRIC TRANSPORT

Development of effective measures to enhance the effectiveness of the modes of traction power consumption and energy recovery in the system of electric traction is an important element in reducing the energy intensity of electric transport systems and the cost of transportation that is relevant in the context of soaring energy prices. One of the most effective measures in this direction is the partial or complete separation in time of the processes of consumption and energy recovery of electric vehicles, what allows to reduce losses in the elements of systems of traction and external electric supply and can be implemented using stationary or onboard energy storage. High values of this event requires us to find less costly methods to increase efficiency of the modes of traction power consumption and energy recovery electro transport and develop approaches to reduce the installed capacity of disk drives by increasing utilization at the expense of optimum control of modes of energy exchange between them, traction and power supply networks.

Keywords: recovery, traction electricity consumption, excess capacity, loss of energy, drives, inverters, traction and power supply, fuzzy control.

УДК 621.331.3

О. И. САБЛИН (ДНУЖТ)

Внутренний рецензент Гетьман Г. К.

Внешний рецензент Андриенко П. Д.

UDC 621.331.3

О. I. SABLIN (DNURT)

Internal reviewer Getman G. K.

External reviewer Andrienko P. D.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — О І. Саблін

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — О І. Саблін

OPTIMIZATION OF THE MODES OF TRACTION POWER CONSUMPTION AND ENERGY RECUPERATION IN SYSTEMS OF ELECTRIC TRANSPORT

Текст научной работы на тему «Оптимізація режимів тягового електроспоживання та рекуперації енергії в системах електричного транспорту»