Научная статья на тему 'Влияние параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на эффективность использования энергии рекуперации'

Влияние параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на эффективность использования энергии рекуперации Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
553
65
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ / СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ / ЭНЕРГИЯ РЕКУПЕРАЦИИ / СХЕМА ПИТАНИЯ / КОНТАКТНАЯ ПОДВЕСКА / ТРАНСФОРМАТОРЫ / ENERGY EFFICIENCY / TRACTION POWER SUPPLY SYSTEM / ENERGY RECOVERY / POWER SCHEME / CONTACT SUSPENSION / TRANSFORMERS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Никифоров Михаил Михайлович, Вильгельм Александр Сергеевич, Гутников Вячеслав Иванович

В статье выполнен анализ влияния параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на величину полезного использования энергии рекуперации и величину потерь электроэнергии, обусловленных протеканием энергии рекуперации по системе тягового электроснабжения к различным потребителям. Величина потерь энергии рекуперации определяет степень эффективности ее использования. Предлагаются подходы к последовательному определению эффективности использования энергии рекуперации и расчету численных значений величин, характеризующих параметры системы тягового электроснабжения, учет которых необходим для адекватного анализа потокораспределения энергии рекуперации. Определено, что для оценки влияния параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на эффективность использования энергии рекуперации достаточно использовать метод регрессионного анализа. Рассчитаны значения относительного сопротивления контактной сети в зависимости от типа контактной подвески и от схем питания тяговой сети. Показано, что параметры и режимы работы системы тягового электроснабжения оказывают влияние на потери в контактной сети, в выпрямительно-инверторных преобразователях и тяговых трансформаторах тяговых подстанций постоянного тока, на величину возврата энергии рекуперации по шинам тяговых подстанций и на относительное изменение потерь в системе тягового электроснабжения при применении рекуперативного торможения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Никифоров Михаил Михайлович, Вильгельм Александр Сергеевич, Гутников Вячеслав Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF PARAMETERS AND OPERATING MODES TRACTION POWER SUPPLY SYSTEM ON EFFICIENCY OF ENERGY RECOVERY USE

The article analyzes the influence of parameters and operating modes of traction power supply system on the value of the useful energy recovery and the amount of electricity losses caused by the energy recovery through the traction power system to various consumers. The amount of energy lost in recuperation determines the degree of efficiency of its use. The approaches to the sequential determination of the recuperation energy efficiency and the calculation of the numerical values of the quantities characterizing the parameters of the traction power supply system, which are necessary for an adequate analysis of the energy distribution flow distribution, are proposed. It is determined that it is sufficient to use the regression analysis method to estimate the influence of the parameters and operating conditions of the traction power system on the energy efficiency of the recovery. The values of the relative resistance of the contact network are calculated depending on the type of the contact suspension, as well as on the traction network supply circuits. It is shown that the parameters and operating modes of traction power supply system affect the losses in the contact network, the losses in rectifier-inverter converters and traction transformers of direct current traction substations, the amount of energy recovery from tires of traction substations, as well as the relative change in losses in the system traction power supply with the use of regenerative braking.

Текст научной работы на тему «Влияние параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на эффективность использования энергии рекуперации»

INFORMATION ABOUT THE AUTHOR

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Истомин Станислав Геннадьевич

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Преподаватель кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС

Тел.: +7 (3812) 31-34-19

E-mail: istomin_sg@mail.ru

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Истомин, С. Г. Апробация метода снижения удельного расхода и непроизводительных потерь электроэнергии в границах зон учета железной дороги [Текст] / С. Г. Истомин // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2017. - № 1 (29). -C. 64 - 74.

Istomin Stanislav Gennadevich

Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russiаn Federation. Lecturer of the department «Rolling stock electric railways», OSTU.

Phone: +7 (3812) 31-34-19 E-mail: istomin_sg@mail.ru

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Cheremisin V. T., Istomin S. G. Approbation of the method of reducing the specific expenditure and nonproductive loss of electricity in the boundaries of railway account zones. Journal of Transsib Railway Studies, 2017, vol. 29, no. 1, pp. 64 - 74 (In Russian).

УДК 621.331, 629.4

М. М. Никифоров, А. С. Вильгельм, В. И. Гутников

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ РЕКУПЕРАЦИИ

Аннотация. В статье выполнен анализ влияния параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на величину полезного использования энергии рекуперации и величину потерь электроэнергии, обусловленных протеканием энергии рекуперации по системе тягового электроснабжения к различным потребителям. Величина потерь энергии рекуперации определяет степень эффективности ее использования. Предлагаются подходы к последовательному определению эффективности использования энергии рекуперации и расчету численных значений величин, характеризующих параметры системы тягового электроснабжения, учет которых необходим для адекватного анализа потокораспределения энергии рекуперации. Определено, что для оценки влияния параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на эффективность использования энергии рекуперации достаточно использовать метод регрессионного анализа. Рассчитаны значения относительного сопротивления контактной сети в зависимости от типа контактной подвески и от схем питания тяговой сети. Показано, что параметры и режимы работы системы тягового электроснабжения оказывают влияние на потери в контактной сети, в выпрямительно-инверторных преобразователях и тяговых трансформаторах тяговых подстанций постоянного тока, на величину возврата энергии рекуперации по шинам тяговых подстанций и на относительное изменение потерь в системе тягового электроснабжения при применении рекуперативного торможения.

Ключевые слова: энергетическая эффективность, система тягового электроснабжения, энергия рекуперации, схема питания, контактная подвеска, трансформаторы.

Mikhail M. Nikiforov, Alexander S. Vilgelm, Vyacheslav I. Gutnikov

Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation

INFLUENCE OF PARAMETERS AND OPERATING MODES TRACTION POWER SUPPLY SYSTEM ON EFFICIENCY OF ENERGY RECOVERY

USE

Abstract. The article analyzes the influence of parameters and operating modes of traction power supply system on the value of the useful energy recovery and the amount of electricity losses caused by the energy recovery through

the traction power system to various consumers. The amount of energy lost in recuperation determines the degree of efficiency of its use. The approaches to the sequential determination of the recuperation energy efficiency and the calculation of the numerical values of the quantities characterizing the parameters of the traction power supply system, which are necessary for an adequate analysis of the energy distribution flow distribution, are proposed. It is determined that it is sufficient to use the regression analysis method to estimate the influence of the parameters and operating conditions of the traction power system on the energy efficiency of the recovery. The values of the relative resistance of the contact network are calculated depending on the type of the contact suspension, as well as on the traction network supply circuits. It is shown that the parameters and operating modes of traction power supply system affect the losses in the contact network, the losses in rectifier-inverter converters and traction transformers of direct current traction substations, the amount of energy recovery from tires of traction substations, as well as the relative change in losses in the system traction power supply with the use of regenerative braking.

Keywords: energy efficiency, traction power supply system, energy recovery, power scheme, contact suspension, transformers.

Вопрос оценки степени эффективности использования выработанной электроподвижным составом (ЭПС) энергии рекуперации для произвольного участка железной дороги является актуальным, так как позволяет определить технико-экономическую целесообразность внедрения на этом участке мероприятий по дальнейшему увеличению применения рекуперативного торможения или признать, что на нем полностью реализован потенциал использования рекуперативного торможения.

Эффективность взаимосвязанных процессов применения на ЭПС рекуперативного торможения и использования энергии рекуперации на тягу поездов и нетяговые нужды зависит от большого числа разнообразных факторов, описанных в статьях [1, 2], что обусловливает сложность и трудоемкость проведения анализа. Среди прочих факторов существенное влияние на эффективность рекуперации оказывают параметры и режимы работы системы тягового электроснабжения (СТЭ). При этом до последнего времени влияние СТЭ учитывалось одним обобщенным показателем - уровнем напряжения на токоприемнике электровоза без оценки влияния параметров и режимов работы СТЭ участка. Такой подход не позволяет обеспечить решение главной задачи - обеспечить управление уровнем напряжения с целью повышения эффективности использования энергии рекуперации.

Для того чтобы оценить техническую эффективность использования энергии рекуперации, необходимо распределить весь объем выработанной ЭПС энергии рекуперации по составляющим, к которым можно отнести [3]

- потребление энергии рекуперации на собственные нужды электроподвижного состава;

- потери энергии рекуперации в контактной сети при передаче энергии рекуперации от рекуперирующего ЭПС к ЭПС, находящемуся в режиме тяги, и к тяговым подстанциям;

- потребление энергии рекуперации на тягу поездов ЭПС, находящихся в режиме тяги;

- потери энергии рекуперации в выпрямительно-инверторных преобразователях и тяговых трансформаторах тяговых подстанций постоянного тока при возврате энергии рекуперации из контактной сети;

- потребление энергии рекуперации на собственные нужды тяговых подстанций, на нужды железнодорожных и сторонних потребителей, получающих питание от электросетей районов электроснабжения и линий продольного электроснабжения;

- потери энергии рекуперации в понижающих трансформаторах тяговых подстанций постоянного и переменного тока при передаче энергии рекуперации через них в систему внешнего электроснабжения;

- возврат энергии рекуперации в систему внешнего электроснабжения.

Общий порядок оценки экономической эффективности использования энергии рекуперации изложен в статье [4]. Рассмотрим влияние параметров и режимов работы элементов СТЭ на техническую эффективность использования энергии рекуперации.

Эффективность использования энергии рекуперации зависит от параметров и режимов работы СТЭ. Общеизвестно, что наличие или отсутствие выпрямительно-инверторных пре-

образователей (ВИПов) на тяговых подстанциях постоянного тока является определяющим фактором, оказывающим влияние на эффективность применения рекуперативного торможения на участках с незначительными размерами движения поездов [5]. С увеличением размеров движения поездов роль ВИПов на участках постоянного тока снижается, а эффективность рекуперации для таких участков, а также участков переменного тока в большей степени определяется характеристиками контактной сети (типом контактной подвески, схемой питания и т. п.) и поездными условиями на участке (межпоездными интервалами, массой составов, скоростями движения и т. п.).

Предлагаемая методика оценки эффективности использования энергии рекуперации подразумевает распределение объемов энергии рекуперации по составляющим полезного потребления и потерь в устройствах электроснабжения последовательно по приведенному ниже алгоритму.

1. Выделяется общая величина эффективного использования энергии рекуперации, выработанной ЭПС на расчетном участке за расчетный период, за вычетом потерь энергии рекуперации в тяговой сети. Для определения этой величины используется коэффициент эффективности использования энергии рекуперации за вычетом потерь в тяговой сети, который определяется по формуле:

Сэфф = ь+Е(а ■ кс ) (1)

I

где ь> а, - эмпирические коэффициенты, определяемые для соответствующего количества главных путей и влияющего фактора Х,эфф кс;

Х>фф кс - значения факторов, влияющих на эффективность использования энергии рекуперации за вычетом потерь энергии рекуперации в тяговой сети.

2. Определяется объем энергии рекуперации, возвращенный на тяговые подстанции расчетного участка за расчетный период, с помощью коэффициента возврата энергии рекуперации:

еЭ = й + !( с, • ХЭЧЭ) + !(& • (ХЭЧЭ )2), (2)

I ,

где d,сi - эмпирические коэффициенты, определяемые для соответствующего количества главных путей и влияющего фактора Xгэчэ;

X,эчэ - значения факторов, влияющих на величину возврата энергии рекуперации на тяговые подстанции.

3. Определяется доля энергии рекуперации, потребленной на тягу поездов на расчетном участке за расчетный период электровозами в режиме тяги. Для этого по участкам постоянного тока с ВИПами на тяговых подстанциях и с наличием возврата энергии по счетчикам вводов ВИПов за расчетный период необходимо определить значения потерь энергии рекуперации в преобразовательных агрегатах тяговых подстанций с использованием соответствующего коэффициента потерь энергии:

кТ = / + £(е, • Х,потЭЧЭ), (3)

где /,е, - эмпирические коэффициенты, определяемые для соответствующего количества

1 тлпот ЭЧЭ

главных путей и влияющего фактора X, ;

тлпот ЭЧЭ , г

X, - значения факторов, влияющих на величину энергии рекуперации, потребленной на тягу поездов.

4. Определяется разность потерь энергии в СТЭ для случаев с применением и без применения рекуперативного торможения с использованием соответствующего коэффициента разности потерь:

г СТЭ Дпот

=I+Е( ч ■ ХСТЭ), (4)

1

где I, ч - эмпирические коэффициенты, определяемые для соответствующего количества главных путей и влияющего фактора Хстэ ;

ХСТЭ - значения факторов, влияющих на величину разности потерь энергии в СТЭ для

случаев с применением и без применения рекуперативного торможения.

Данные коэффициенты используются при последовательном определении структуры распределения выработанной ЭПС энергии рекуперации на участке с выделением ее эффективной доли.

Основой для разработки методики оценки эффективности использования энергии рекуперации являются имитационное моделирование работы электрифицированного участка и корреляционный анализ результатов, определяющий степень влияния различных факторов, в том числе параметров и режимов работы СТЭ, на эффективность использования энергии рекуперации, а именно на приведенные выше коэффициенты, определяющие эффективность использования энергии рекуперации.

Из числа параметров и режимов работы СТЭ в перечне влияющих факторов Хэфф ]

> КС

XЭ , X

пот ЭЧЭ

Xгстэ в предлагаемой методике учитываются следующие факторы:

для участков постоянного тока:

- тип контактной подвески (через относительное сопротивление контактной сети);

- средний коэффициент резерва (коэффициент остаточного ресурса) контактного провода расчетного участка;

- схема питания межподстанционных зон (через относительное сопротивление контактной сети);

- средняя мощность потерь холостого хода понижающих трансформаторов;

- доля тяговых подстанций с ВИПами в общем числе тяговых подстанций на участке;

для участков переменного тока:

- тип контактной подвески (через относительное сопротивление контактной сети);

- схема питания межподстанционных зон (через относительное сопротивление контактной сети);

- средняя мощность потерь холостого хода понижающих трансформаторов.

Коэффициенты корреляции между коэффициентами, определяющими эффективность

использования энергии рекуперации, и влияющими факторами, полученными в ходе имитационного моделирования, для участков постоянного тока представлены в таблице 1, для участков переменного тока - в таблице 2.

С целью выявления наличия отличной от нуля корреляции между коэффициентами, определяющими эффективность использования энергии рекуперации, и влияющими факторами, т. е. существенного отличия от нуля значений коэффициентов корреляции, была выполнена проверка нулевой гипотезы о равенстве нулю коэффициента корреляции генеральной совокупности.

Для проверки нулевой гипотезы были вычислены наблюдаемые значения критерия:

Т = г

набл ...

4п - 2

\

(5)

1 - г2

где г - значение коэффициентов корреляции;

ху

п - объем анализируемой выборки.

Наблюдаемые значения критерия представлены в таблицах 1, 2 в скобках для постоянного и переменного тока соответственно. Далее по таблице критических точек распределения

Стьюдента для заданного уровня значимости и числа степеней свободы к = п - 2 были найдены критические точки 'кр(а, к) для двусторонней критической области.

Таблица 1 - Коэффициенты корреляции (наблюдаемые значения критерия) между коэффициентами, определяющими эффективность использования энергии рекуперации, и влияющими факторами для участков постоянного тока

Коэффициент корреляции для соответствующего влияющего фактора

Коэффициенты, коэффициент остаточного ресурса контактного провода средняя мощ- средняя мощ-

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

определяющие эффективность тип контакт- схема питания межподстан-ционных зон ность потерь холостого хода ность потерь короткого замы- доля тяговых под-

рекуперации ной подвески понижающих трансформаторов кания понижающих трансформаторов станций с ВИПами

к КС рек. эфф -0,72 0,16 -0,34 0,13 0,15 0,22

(8,20) (1,26) (2,90) (1,02) (1,25) (1,82)

к ЭЧЭ рек -0,35 0,07 0,40 0,06 0,01 0,10

(2,98) (0,55) (3,50) (0,49) (0,11) (0,81)

кЭЧЭ пот 0,15 0,36 0,05 -0,08

(1,22) (3,13) (0,42) (0,63)

к СТЭ Дпот 0,47 0,06 -0,05 -0,13 -0,12 -0,10

(4,26) (0,50) (0,43) (1,04) (0,93) (0,78)

Таблица 2 - Коэффициенты корреляции (наблюдаемые значения критерия) между коэффициентами, определяющими эффективность использования энергии рекуперации, и влияющими факторами для участков переменного тока

Коэффициенты, Коэффициент корреляции для соответствующего влияющего фактора

определяющие эффективность рекуперации тип контактной подвески схема питания меж-подстанционных зон средняя мощность потерь холостого хода понижающих трансформаторов средняя мощность потерь короткого замыкания понижающих трансформаторов

к КС рек. эфф -0,28 0,44 -0,14 -0,01

(2,80) (4,72) (1,33) (0,10)

к ЭЧЭ крек -0,33 -0,60 0,03 0,07

(3,42) (7,32) (0,30) (0,71)

к СТЭ Дпот 0,28 -0,32 0,22 0,11

(2,79) (3,31) (2,17) (1,09)

Известно, что нулевая гипотеза отвергается при выполнении неравенства

|Тнабл | > 'кр . (6)

В этом случае выборочный коэффициент корреляции можно считать значимым, а исследуемые величины коррелированными. В данном случае для уровня значимости а = 0,05 двусторонней критической области и числа степеней свободы больше 120 критическая точка 'кр = 1,96 и, следовательно, для участков постоянного и переменного тока значимыми коэффициентами корреляции являются коэффициенты выше данного значения (см. таблицы 1, 2).

В результате выполненных расчетов и проверки нулевой гипотезы установлено, что общая величина эффективного использования энергии рекуперации, выработанной ЭПС на расчетном участке за расчетный период, за вычетом потерь энергии рекуперации в тяговой сети и объем энергии рекуперации, возвращенный на тяговые подстанции, в значительной степени зависят от типа контактной подвески участка и схем питания межподстанционной зоны (МПЗ). Влияние остальных рассмотренных параметров и режимов работы СТЭ можно считать незначительным.

Из числа параметров и режимов работы СТЭ основным влияющим на разность потерь энергии в СТЭ фактором в случаях с применением и без применения рекуперативного торможения для участков постоянного тока является тип контактной подвески на участке, а для

участков переменного тока кроме этого важно учитывать схемы питания МПЗ и среднюю мощность потерь холостого хода понижающих трансформаторов.

Согласно разработанной методике оценки эффективности использования энергии рекуперации числовые значения указанных выше факторов, влияние которых признано значимым, т. е. факторов, используемых при расчете коэффициентов по формулам (1) - (4), предлагается определять в следующей последовательности.

Тип контактной подвески целесообразно учитывать через относительное сопротивление контактной сети, которое определяется по формуле, о. е.:

Ё ГКП1 ' 4т

К

^тип КП/

I=1

кп I -, (7)

'тип КП/

14

/=1

где гКП| - относительное сопротивление контактной сети для 1-го типа контактной подвески расчетного участка, о. е.;

4тип КП/ — длина участка пути 1-го типа контактной подвески расчетного участка, км;

I - количество типов контактной подвески расчетного участка.

Относительное сопротивление контактной сети зависит от рода тока СТЭ, типа контактной подвески и для участков переменного тока от количества главных путей. Принятые в рассматриваемой методике значения относительных сопротивлений для двухпутных участков переменного тока приведены в таблице 3. Наименьшие относительные сопротивления соответствует использованию подвесок типов М-120+2А185+ЭП и М-95+2А185+ЭП, значения которых приняты за единицу. Остальные варианты контактной подвески отличаются большими значениями относительного сопротивления.

Средний коэффициент остаточного ресурса контактного провода расчетного участка для участков постоянного тока предлагается определять по формуле:

Ё крез / ■ 4

к" = - , (8)

Ё 4/

/=1

где крез 1 - коэффициент остаточного ресурса контактного провода;

длина участка пути /-го типа контактной подвески расчетного участка, км.

рез /

4

Таблица 3 - Значения относительного сопротивления контактной сети в зависимости от типа контактной подвески для двухпутных участков переменного тока, о. е.

Усиливающий ^^^-....„^провод (УП) Несущий ^^^^^ трос без УП А185 2А185 А185+ЭП 2А185+ЭП

ПБСМ-70 1,88 1,44 1,27 1,27 1,07

ПБСМ-95 1,80 1,41 1,27 1,24 1,07

М-95 1,54 1,32 1,20 1,15 1,00

М-120 1,49 1,29 1,17 1,12 1,00

Особенности схемы питания участка можно учесть через значение относительного сопротивления тяговой сети соответствующей схемы питания МПЗ расчетного участка, которое в этом случае определяется по формуле:

Иэчэ-1

У ^МПЗ п ' А

эчэ-1

У А

ГКП Иэчэ-1 , (9)

МПЗ п п=1

где гМПЗ . - значение относительного сопротивления тяговой сети для схемы питания п-й МПЗ расчетного участка;

АМПЗ п — длина п-й МПЗ расчетного участка, км;

ИЭЧЭ - количество тяговых подстанций, питающих расчетный участок. Параллельный режим питания двухпутных участков и двусторонний режим питания однопутных участков приняты в качестве базовой схемы питания с относительным сопротивлением, равным 1,00. Значения относительных сопротивлений для различных схем питания, определенные для двухпутных участков, приведены в таблице 4.

Для оценки потерь энергии рекуперации в трансформаторах при возврате энергии на тяговые подстанции и, как следствие, оценки влияния этих потерь на эффективность рекуперации необходимо рассчитать среднюю мощность потерь холостого хода и короткого замыкания понижающих трансформаторов тяговых подстанций расчетных участков переменного тока и преобразовательных трансформаторов расчетных участков постоянного тока. Средняя мощность потерь холостого хода определяется по формуле, кВт:

ИТ

У р

/ 1 х.х.тр п1

Рхсх = —-, (10)

хх ИТ

где Рххтр п( - значение мощности потерь холостого хода понижающих трансформаторов тяговых подстанций расчетных участков переменного тока и преобразовательных трансформаторов расчетных участков постоянного тока, кВт;

ИТ — количество понижающих трансформаторов тяговых подстанций расчетных участков переменного тока и преобразовательных трансформаторов расчетных участков постоянного тока.

Таблица 4 - Значения относительного сопротивления контактной сети в зависимости от схем питания для двухпутных участков, о.е.

Режим питания тяговой сети Для участков постоянного тока Для участков переменного тока

Параллельный режим питания 1,0000 1,0000

Узловой режим питания 1,1370 1,1524

Двусторонний режим питания с разделом 1,2846 1,1427

Двусторонний раздельный режим питания 1,6024 1,2442

Двусторонний раздельный режим питания с разделом 1,9030 3,1012

Односторонний раздельный режим питания 3,3251 4,2409

Средняя мощность потерь короткого замыкания понижающих трансформаторов тяговых подстанций расчетных участков переменного тока и преобразовательных трансформаторов расчетных участков постоянного тока определяется по формуле, кВт:

ИТ

У Р

/ J к.з.тр п

Рср = Ш=1-, (11)

кз ИТ

где Ркзтр „I - значение мощности потерь короткого замыкания понижающих трансформаторов тяговых подстанций расчетных участков переменного тока и преобразовательных трансформаторов расчетных участков постоянного тока, кВт.

Кроме того, необходимо определить долю тяговых подстанций с ВИПами на расчетном участке по формуле:

Гвип = ^ , 02)

^ ЭЧЭ

где ^ВИП - количество тяговых подстанций, питающих расчетный участок, оборудованных ВИПами.

На основании представленных результатов исследований можно сделать следующие выводы.

1. Предложенный алгоритм регрессионного анализа позволяет оценить влияние параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на следующие составляющие энергии рекуперации:

- потери энергии рекуперации в тяговой сети;

- объем энергии рекуперации, возвращенный на тяговые подстанции расчетного участка;

- потери в выпрямительно-инверторных агрегатах и тяговых трансформаторах тяговых подстанций постоянного тока;

- относительное изменение потерь электроэнергии в системе тягового электроснабжения при применении рекуперативного торможения по сравнению с его отсутствием.

2. На уровень потерь энергии рекуперации в тяговой сети и объем энергии рекуперации, возвращенный на тяговые подстанции расчетного участка как постоянного, так и переменного тока, оказывают влияние

- тип контактной подвески;

- схема питания тяговой сети.

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

3. На потери в выпрямительно-инверторных агрегатах и тяговых трансформаторах тяговых подстанций постоянного тока основное влияние оказывает средняя мощность потерь холостого хода понижающих трансформаторов.

4. Относительное изменение потерь электроэнергии в системе тягового электроснабжения при применении рекуперативного торможения в первую очередь зависит:

- на полигоне постоянного тока - от типа контактной подвески;

- на полигоне переменного тока - от типа контактной подвески, применяемой схемы питания тяговой сети и средней мощности потерь холостого хода понижающих трансформаторов.

5. Следует отметить несущественное влияние на эффективность использования энергии рекуперации таких факторов, как износ контактного провода до 30 % (который в выполненных исследованиях учитывался как коэффициент остаточного ресурса контактного провода и задавался в размере 0,7) или наличие ВИПов на участках постоянного тока в сравнении с такими факторами, как тип контактной подвески и схемы питания межподстанционной зоны. При этом следует помнить о том, что наличие ВИПов на полигоне постоянного тока является определяющим фактором, влияющим на эффективность применения рекуперативного торможения ЭПС, в особенности на отдельных участках, например, с небольшими размерами движения или повышенным уровнем напряжения в контактной сети.

Список литературы

1. Никифоров, М. М. Апробация расчетной модели системы тягового электроснабжения железных дорог постоянного тока для оценки потенциала энергоэффективности рекуперативного торможения [Текст] / М. М. Никифоров, А. С. Вильгельм, В. И. Гутников // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2014. - № 1 (17). - С. 50 - 57.

2. Никифоров, М. М. О необходимости разработки методики оценки энергоэффективности применения и использования энергии рекуперации [Текст] / М. М. Никифоров, А. С. Вильгельм // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и

на транспорте: Материалы науч. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2016. -С. 75 - 85.

3. Черемисин, В. Т. Методология оценки энергетической эффективности применения рекуперативного торможения и использования энергии рекуперации [Текст] / В. Т. Черемисин, М. М. Никифоров, А. С. Вильгельм // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - 2016. - № 1 (25). - С. 60 - 70.

4. Черемисин, В. Т. Методика расчета экономической эффективности применения рекуперативного торможения и использования энергии рекуперации [Текст] / В. Т. Черемисин, М. М. Никифоров, А. С. Вильгельм // Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. - Екатеринбург. - 2016. - № 3 (50). - С. 95 - 99.

5. Повышение энергетической эффективности рекуперативного торможения на полигоне постоянного тока [Текст] / В. Т. Черемисин, М. М. Никифоров и др. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2016. - 176 с.

References

1. Nikiforov M.M., Vilgelm A.S., Gutnikov V.I. Approbation of the railroads traction power supply system a direct current calculation model for assessment of recuperative braking energy efficiency potential [Aprobatsiia raschetnoi modeli sistemy tiagovogo elektrosnabzheniia zheleznykh dorog postoiannogo toka dlia otsenki potentsiala energoeffektivnosti rekuperativnogo tormozhe-niia]. Izvestiia Transsiba - The journal of Transsib Railway Studies. 2014, no. 1 (1, pp. 50 - 57.

2. Nikiforov M.M., Vilgelm A.S. On the need to develop a methodology for evaluating apply energy efficiency and recovery energy use [O neobkhodimosti razrabotki metodiki otsenki energoeffektivnosti primeneniia i ispol'zovaniia energii rekuperatsii]. Materialy nauchnoj konferencii «Innovatsionnye proekty i tekhnologii v obrazovanii, promyshlennosti i na transporte» (Proceedings of the conference «Innovation projects and technologies in education, industry and transport»). Omsk, 2016. pp. 75 - 85.

3. Cheremisin V.T., Nikiforov M.M., Vilgelm A.S. Methodology for evaluating the energy efficiency of regenerative braking application and energy recovery use [Metodologiia otsenki ener-geticheskoi effektivnosti primeneniia re-kuperativnogo tormozheniia i ispol'zovaniia energii rekuperatsii]. Izvestiia Transsiba - The journal of Transsib Railway Studies. 2016, no. 1 (25), pp. 60 - 70.

4. Cheremisin V.T., Nikiforov M.M., Vilgelm A.S. Method of regenerative braking and energy recovery use cost-effectiveness calculating [Metodika rascheta ekonomicheskoi effektivnosti primeneniia reku-perativnogo tormozheniia i ispol'zovaniia energii rekuperatsii]. Transport Urala -Transport of Urals, 2016. no. 3(50), pp. 95 - 99.

5. Cheremisin V.T., Nikiforov M.M., Kashtanov A.L., Vilgelm A.S. Povyshenie energetich-eskoi effektivnosti rekuperativnogo tormozheniia na poligone postoiannogo toka (Increase of recuperative braking power efficiency at sites of a direct current). Omsk State Transport University. Omsk, 2016, 176 p.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Никифоров Михаил Михайлович Nikiforov Mikhail Mikhailovich

Омский государственный университет путей Omsk State Transport University (OSTU).

сообщения (ОмГУПС). 35, Marx av. Omsk, 644046 Russia.

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Candidate of Technical Sciences, chief of reseach-Федерация. and-production laboratory «Energy saving up technologies

Кандидат технических наук, начальник научно- and electromagnetic compatibility», OSTU.

производственной лаборатории «Энергосберегающие Тел.: (3812) 44-39-23.

технологии и электромагнитная совместимость», E-mail: nikiforovmm@rambler.ru ОмГУПС.

Тел.: (3812) 44-39-23.

E-mail: nikiforovmm@rambler.ru

Вильгельм Александр Сергеевич Vilgelm Alexander Sergeevich

Омский государственный университет путей Omsk State Transport University (OSTU). сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-производственной лаборатории «Энергосберегающие технологии и электромагнитная совместимость», доцент, ОмГУПС.

Тел.: (3812) 44-39-23.

E-mail: vilgelm87@gmail.com

Гутников Вячеслав Иванович

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Старший научный сотрудник научно-производственной лаборатории «Энергосберегающие технологии и электромагнитная совместимость», ОмГУПС.

Тел.: (3812) 44-39-23.

E-mail: gutnikovvi@omgups.ru

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Никифоров, М. М. Влияние параметров и режимов работы системы тягового электроснабжения на эффективность использования энергии рекуперации [Текст] / М. М. Никифоров, А. С. Вильгельм, В. И. Гутников // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2017. - № 1 (29). - C. 74 - 83.

35, Marx av. Omsk, 644046 Russia.

Candidate of Technical Sciences, senior researcher associate of research-and-production laboratory «Energy saving up technologies and electromagnetic compatibility», assistant professor, OSTU.

Phone: (3812) 44-39-23.

E-mail: vilgelm87@gmail.com

Gutnikov Vyacheslav Ivanovich

Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx av. Omsk, 644046 Russia. Senior researcher associate of research-and-production laboratory «Energy saving up technologies and electromagnetic compatibility», OSTU. Phone: (3812) 44-39-23. E-mail: gutnikovvi@omgups.ru

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Nikiforov M.M., Vilgelm A.S. Gutnikov V. I. Influence of parameters and operating modes traction power supply system on efficiency of energy recovery use. Journal of Transsib Railway Studies, 2017, vol. 29, no. 1, pp. 74 - 83 (In Russian).

УДК 621.311

В. Т. Черемисин, А. Л. Каштанов, В. Л. Незевак

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация

ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЯГОВОЙ СЕТИ В УСЛОВИЯХ СКОРОСТНОГО И ТЯЖЕЛОВЕСНОГО ДВИЖЕНИЯ

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы применения автоматизированных систем учета электроэнергии с целью контроля параметров работы системы тягового электроснабжения в условиях скоростного и тяжеловесного движения. В качестве основной системы контроля предложена автоматизированная система мониторинга энергоэффективности перевозочного процесса. Результаты апробации системы рассмотрены на примере измерений в границах действующего участка железных дорог постоянного тока Шаля - Подво-лошная Свердловской железной дороги.

Ключевые слова: тяжеловесное движение, скоростное движение, мониторинг, энергетические параметры, система тягового электроснабжения, автоматизация, учет электроэнергии.

Vasily T. Cheremisin, Alexey L. Kashtanov, Vladislav L. Nezevak

Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation

ORGANIZATION OF CONTROL LIMIT OPERATION MODE TRACTION NETWORK IN THE SPEED AND HEAVY MOVEMENT

Abstract. The paper discusses the use of automated electricity metering systems to control parameters of the traction power supply system in terms of speed and heavy movements. As the main control system offered an automated

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.