CC BY
26
УДК 621.311: 621.331 Крюков Андрей Васильевич,
д. т. н., профессор, Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС), and_kryukov@mail. ru Чан Зюй Хынг, аспирант, Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС), tranduyhung67@yahoo. com
ВЛИЯНИЕ УСТАНОВОК РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
A. V. Kryukov, Tran Duy Hung
INFLUENCE OF DISTRIBUTED GENERATION PLANTS ON QUALITY OF ELECTRIC ENERGY IN TRACTION POWER-SUPPLY SYSTEMS
Аннотация. Рассмотрены вопросы влияния установок распределенной генерации (РГ) на несимметрию и несинусоидальность в системах электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог переменного тока. Решение поставленной задачи осуществлялось на основе компьютерного моделирования в системе Matlab. По результатам моделирования установлен положительный эффект влияния РГ на качество электроэнергии. Показано, что величина этого эффекта зависит от состава потребителей, подключенных к установке РГ.
Ключевые слова: системы электроснабжения железных дорог переменного тока, установки распределенной генерации.
Abstract. A problem of distributed generation plants influence on unsymmetry and unharmonicity in AC traction power-supply systems is considered. This problem also affects non-tractive AC railway consumers. Solution of this problem was implemented with the use of computer modeling in Matlab. The result of these experiments was a conclusion of positive effect of distributed generation plants on quality of electric energy. It was disclosed that amount of this effect depends on composition of consumers connected to the distributed generation plants.
Keywords:AC traction power-supply systems, distributed generation plants.
Введение
Под распределенной генерацией (РГ) понимается совокупность потребительских энергоустановок для выработки электроэнергии (ЭЭ) на основе современных технологий. Эти установки могут работать как отдельные генераторы, подклю-
ченные к сети, а также объединяться в микроэнергосистемы [1]. Вопросы использования технологий РГ на железнодорожном транспорте нашли отражение в нормативных документах, определяющих перспективы развития отрасли, в частности, в энергетической стратегии ОАО «РЖД» на перспективу до 2030 года и в стратегических направлениях научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги».
Постановка задачи
В регионах, где внешнее электроснабжение железных дорог является неустойчивым, предполагается создавать принадлежащие ОАО «РЖД» источники ЭЭ для обеспечения тяги поездов и нужд объектов инфраструктуры. На основе установок РГ может быть эффективно решена проблема улучшения качества электроэнергии в районах электроснабжения нетяговых потребителей (РЭС) [2-4], предназначенных для снабжения ЭЭ нагрузок, расположенных вдоль железной дороги и отличающихся большой протяженностью линий электропередачи 6-10 кВ, достигающей нескольких десятков километров. Это обстоятельство определяет достаточно большую удаленность отдельных потребителей от источников питания. В такой ситуации влияние установок РГ на качество электроэнергии может быть значительным. В настоящей статье на основе компьютерного моделирования приведены некоторые результаты решения задачи о влиянии установок распределенной генерации на качество электроэнергии в РЭС. В отличие от моделей, использованных в работах [24], указанные результаты получены с учетом потребителей электроэнергии, получающих питание от сетей РЭС.
Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство _Экономика и управление_
Методика моделирования
Для исследования влияния РГ на качество электроэнергии были разработаны динамические модели (рис. 2-5) применительно к исходной схеме, показанной на рис. 1. В этой схеме представлена тяговая подстанция (ТП), имеющая распределительные устройства 110, 27,5 и 6 кВ. К районной обмотке 6 кВ подключена потребительская подстанция 6/0,4 кВ.
Параметры синхронного генератора, являющегося основой установки РГ, представлены в табл. 1.
Для изучения совместного влияния установки РГ и питающихся от нее потребителей на качество электроэнергии использовались компьютер-
ные модели, реализованные в среде МаАаЬ, схемы которых показаны на рис. 2-5.
бкв 5+j2.6MBA
(3>
"О"©
Рис. 1. Фрагмент системы электроснабжения железной дороги (СЭЖД): АД - асинхронный двигатель; СПЧ - статический преобразователь частоты; ССН - статическая симметричная нагрузка; ТП - тяговая подстанция;РУ - распределительное устройство 0,4 кВ
Т а б л и ц а 1
Параметр Значение
Мощность генератора Рп, кВ А 1320
Напряжение Пп, В 400
Частота /, Гц 50
Активное сопротивление статора о. е. 0,0132
Индуктивность рассеяния статора Ы, о. е. 0,04
Индуктивность статора по продольной оси Ьшё, о. е. 2,74
Индуктивность статора по поперечной оси Ьшд, о. е. 2,01
Сопротивление обмотки возбуждения Я/, о. е. 0,00315
Индуктивность обмотки возбуждения ротора Ы/ё, о. е. 0,47
Сопротивление демпферной обмотки по продольной оси Якй', о. е. 0,2054
Индуктивность демпферной обмотки по продольной оси Ыкё, о. е. 2,254
Сопротивление демпферной обмотки по поперечной оси Якд1, о. е. 0,0238
Индуктивность демпферной обмотки по поперечной оси Ыкц1, о. е. 0,1857
Момент инерции J, о. е. 0,3085
Коэффициент трения, о. е. 0,0117
Число пар полюсовр, о. е. 2
Excitation Ground! System
Рис. 2. Модель СЭЖД с РГ
Рис. 3. Модель СЭЖД с РГ и АД
Three-Phase Sourc
-"С ьз
•^VW-W---
□
Three-Phase
-|vs-qd
i.
Excitation Groundl System
Synchronous Machine pu Fundamentan
(Two Windings)
ñ
Wi1
3 .817 |
Nesimmetria2
П
4.507 |
5.913 |
5.87] Display!
3.232 |
Nesimmetrial
Рис. 5. Модель СЭЖД с РГ и ССН
| 5.473]
f | 7.12В]
-i 7Dal
Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство _Экономика и управление_
В первой модели на шинах РУ отсутствовала нагрузка и синхронный генератор выдавал мощность в сеть высокого напряжения. Эта модель обозначена ниже «РГ». Во второй схеме к шинам 0,4 кВ РУ подключался асинхронный электродвигатель 4А250М4УЗ мощностью 90 кВт. Эта схема обозначена «РГ-АСД». В третьей схеме, обозначенной «РГ-СПЧ», этот же асинхронный электродвигатель подключался к выходным зажимам статического преобразователя частоты. В четвертой схеме («РГ-ССН») от шин 0,4 кВ питалась статическая симметричная нагрузка мощностью 90 + ]41 кВА.
Результаты моделирования и их обсуждение Результаты моделирования при токах на вводах тяговой подстанции /ас=300Л, 1Ьс=300Л
и мощности генератора 1320 кВА представлены в табл. 2 и 3 и проиллюстрированы на рис. 6 - 11.
РГ включена
РГ РГ-АСД РГ-СПЧ РГ-ССН
Рис. 6. Коэффициенты несимметрии по обратной последовательностина шинах 6 кВ ТП
Т а б л и ц а 2
Обозначение модели Режим РГ ku. %
ТП РУ
Uab Ubc Uca Uab Ubc Uca
РГ РГ отключена 5,53 7,19 7,15 5,34 6,92 6,88
РГ включена 5,37 6,99 6,96 3,60 4,67 4,70
РГ-АСД РГ отключена 5,35 6,91 6,87 4,38 5,29 5,21
РГ включена 5,27 6,81 6,77 3,21 3,73 3,75
РГ-СПЧ РГ отключена 5,66 7,44 7,40 8,45 10,21 10,33
РГ включена 5,37 7,02 7,01 6,68 7,33 7,75
РГ-ССН РГ отключена 5,58 7,25 7,22 5,61 7,28 7,25
РГ включена 5,38 7,03 7,01 3,71 5,01 5,07
Т а б л и ц а 3 Коэффициенты несимметрии
Обозначение модели Режим РГ k2U. %
ТП РУ
РГ РГ отключена 3,87 3,87
РГ включена 3,76 2,74
РГ-АД РГ отключена 3,87 4,02
РГ включена 3,75 2,71
РГ-СПЧ РГ отключена 3,90 4,05
РГ включена 3,78 2,92
РГ-ССН РГ отключена 3,88 3,88
РГ включена 3,77 2,86
PI отключена _
РГ РГ-АСД РГ-ССН РГ-СПЧ
Рис. 7. Коэффициенты несимметрии по обратной последовательности на шинах 0,4 кВ РУ
РГ отн ппочеш
О
РГ г/ е ключе на
РГ РГ-АСД РГ-СПЧ РГ-ССН РГ Fl -АСД Fl -СИЧ F1-(J(JM рГ РГ-АСД РГ-СПЧ РГ-ССН
а) б) с)
Рис. 8. Коэффициенты искажения синусоидальности на шинах 6 кВ ТП:а) U^; б) Ubc; в) Uca
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
9
РГ отключена 8 I-1-
РГ-АСД РГ-СПЧ РГ-ССН
а)
к■ % 11 р^-сг^0
10 РГ отключена
9
РГ-АСД РГ-СПЧ РГ-ССН
с)
Рис. 9. Коэффициенты искажения синусоидальности на шинах 0.4 кВ РУ: а) иаЬ; б) иЬс; в) иса
/ о
Шины тп \
\
РГ -АСД РГ-СПЧ
Рис. 10. Эффект РГ по несимметрии
к - к )
Примечание. Ьк2и = —2и-—• 100; к2и- коэффи-
к
2П
циент несимметрии при отключенной установке РГ; кт) - коэффициент несимметрии при включении РГ.
Т а б л и ц а 5
Эффект Ьки по снижению
Обозначение модели РГ отключена РГ включена Ьки, %
РГ 7,2 7,0 2,8
РГ-АСД 6,9 6,8 1,5
РГ-СПЧ 7,4 7,0 5,7
РГ-ССН 7,3 7,0 3,0
Примечание.
1. Во втором и третьем столбцах приведены максимальные значения коэффициента искажения синусоидальности 4™* '= шах^ киьс) к{иа))•
к - к )
2. 8ки = —-и—100 ; ки - коэффициент иска-
к
и
жения синусоидальности при отключенной установке РГ; кЦ') - коэффициент искажения синусоидальности при включении РГ.
Т а б л и ц а 6
Эффект 8ки по снижению
РГ РГ -АСД РГ-СПЧ РГ-ССН
Рис. 11. Эффект РГ по несинусоидальности
Т а б л и ц а 4 Эффект по снижению несимметрии Ьк2и, %
Характеристика схемы РГ отключена РГ включена Ьки, %
РГ 6,9 4,7 32,1
РГ-АСД 5,3 3,7 29,1
РГ-СПЧ 10,3 7,7 25,0
РГ-ССН 7,3 5,1 30,4
Обозначение модели ТП РУ
РГ 2,8 29,2
РГ-АСД 3,1 32,6
РГ-СПЧ 3,1 27,9
РГ-ССН 2,8 26,3
Примечание. Во втором и третьем столбцах приведены максимальные значения коэффициента искажения синусоидальности, 4тах) = шах(кУа4) к^) к(иа))
Анализ результатов моделирования позволяет сделать следующие выводы:
• при включении установки РГ улучшаются показатели качества электроэнергии по несимметрии несинусоидальности;
• наибольшее снижение несимметрии (32 %) на шинах РУ имеет место в схеме «РГ-АСД», что
Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство _Экономика и управление_
можно объяснить дополнительным симметрирующим эффектом асинхронного электродвигателя [6];
• максимальное снижение несинусоидальности (33 %) на шинах РУ наблюдается в схеме «РГ», отвечающей отсутствию нагрузки на шинах 0,4 кВ РУ;
• на шинах 6 кВ ТП несинусоидальность при включении РГ снижается наиболее существенно (на 5,6 %) в схеме «РГ-СПЧ».
Выводы
На основании результатов можно сделать вывод о возможности использования установок РГ для улучшения качества электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог.
Степень снижения несимметрии и несинусоидальности зависит от состава потребителей, подключенных к районной обмотке тягового трансформатора.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Фотин В. П. Рассредоточенная энергетика [Электронный ресурс] URL: http: //www.vei.ru/ public/ public2.htm (Дата обращения 20.08.2012).
2. Крюков А. В., Закарюкин В. П., Арсентьев М. О. Свойства и характеристики систем
распределенной генерации для электроэнергетики железнодорожного транспорта // Энергосбережение: технологии, приборы, оборудование : сб. на-уч.тр / под ред. А.В. Крюков ; Иркут. гос. ун-т путей сообщ. Иркутск, 2009. С. 5-22.
3. Крюков А. В., Закарюкин В. П., Арсентьев М. О. Использование технологий распределенной генерации на железнодорожном транспорте // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2008. № 3 (19). С. 81-87.
4. Крюков А. В., Закарюкин В. П., Арсентьев М. О. Применение технологий распределенной генерации для электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог // Вестник ИрГТУ. 2009. № 1(37). С. 190-195.
5. Закарюкин В. П., Крюков А. В. Сложнонесим-метричные режимы электрических систем. Иркутск: Иркутск. гос. ун-т, 2005. 273 с.
6. Крюков А. В., Ле Конг Зань. Анализ несимметричных режимов электрических сетей при наличии асинхронной нагрузки // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири : материалы Все-рос. науч.-практ. конф. / Иркут. гос. техн. ун-т. Иркутск : ИрГТУ. 2012. С. 348-354.
УДК 658.012.1
Сольская Ирина Юрьевна,
д. э. н., профессор, директор Института дополнительного профессионального образования, Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС) e-mail: irina_solskaya_@mail. ru Власова Наталья Владимировна, к. э. н, ИрГУПС
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ КАПИТАЛ: ВСЕГДА ЗА БАЛАНСОМ
I.Y. Solskaya, N.V. Vlasova
HUMAN CAPITAL: OUT OF BALANCE-SHEET
Аннотация. Рассмотрены возможности совершенствования методики составления пояснений к бухгалтерскому балансу и отчету о прибылях и убытках организации с целью повышения степени информативности финансовой отчетности организации в части оценки эффективности использования трудовых ресурсов.
Ключевые слова: финансовая отчетность, экономический анализ, трудовые ресурсы организации.
Abstract. Opportunities for book-keeping modification have been investigated. This modification must amplify financial analysis usefulness, especially to labour resources.
Keywords: balance-sheet, financial analysis, personnel, human capital.
Приказ Министерства финансов № 66н от 02.07.2010 года «О формах бухгалтерской отчетности организаций» заменил понятие формы № 5 «Приложения к бухгалтерскому балансу» термином «пояснения» с приглашением организациям определять содержание данных пояснений самостоятельно.
В то же время Приложение № 3 к упомянутому приказу носит название «Пример оформления пояснений к бухгалтерскому балансу и отчету о прибылях и убытках».
