Улучшение качества электроэнергии в системах электроснабжения стационарных объектов железнодорожного транспорта

ЦЕЛЬ. Разработка методики моделирования режимов систем электроснабжения железных дорог, оснащенных устройствами для улучшения качества электроэнергии в сетях, питающих стационарные объекты железнодорожного транспорта. Рассматривалось два конструктивных решения, обеспечивающих снижение несимметрии и отклонений напряжения на шинах 0,4 кВ подстанций, питающих эти объекты. Первое из них базировалось на применении отсасывающих трансформаторов, а второе – на использовании линий с заземленной фазой. Рассматривалось два способа включения данных трансформаторов: в изолирующие стыки рельсов и в обратный провод.

МЕТОДЫ. Исследования проведены с помощью программного комплекса Fazonord, обеспечивающего комплексное моделирование в фазных координатах режимов систем электроснабжения. Для определения влияния отсасывающих трансформаторов и линий с заземленной фазой на показатели качества электроэнергии рассмотрена межподстанционная зона тяговой сети двухпутного участка переменного тока 25 кВ протяженностью 45 км.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Полученные результаты позволили сделать следующие выводы: при использовании отсасывающих трансформаторов, которые включались в рассечку рельсов, среднее значение коэффициента несимметрии по обратной последовательности на шинах 0,4 кВ подстанции объекта уменьшалось на 2,5 % по сравнению с отсутствием таких устройств; при наличии трансформаторов, которые включались в обратный провод, данный показатель снижался на 19 %. Применение линий с заземленной фазой вместо линии «два провода – рельс» позволило улучшить качество электроэнергии на шинах 0,4 кВ, при этом максимум коэффициента несимметрии по обратной последовательности снижался на 40 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. На основе компьютерного моделирования показано, что применение отсасывающих трансформаторов с обратным проводом и линий 25 кВ с заземленной фазой позволяет улучшить качество электроэнергетики в системах электроснабжения стационарных объектов железнодорожного транспорта.

1. Крюков А. В., Закарюкин В. П. Электроснабжение и электропитание нетяговых потребителей железнодорожного транспорта. Москва. Берлин: Директ-Медиа, 2020. 293 с.

2. Аржанников Б.А., Сергеев Б.С., Набойченко И.О. Системы электроснабжения устройств СЦБ. Екатеринбург: УрГУПС, 2009. 101 с.

3. Steimel A. Electric traction motive power and energy supply. Basics and practical experience. Munchen: Oldenbourg Industrieverlag, 2008. 334 p.

4. Бондаренко К.А., Авдеева К.В. Энергоснабжение нетяговых железнодорожных потребителей. Омск, 2019. 36 с.

5. Каштанов А.Л., Ананьева Н.Г. Электрические распределительные сети железнодорожных узлов. Проблемы и пути их решения // Известия Транссиба. 2018. № 1 (33). С. 79-87.

6. Шеломенцев А.О., Косяков А.А. Совершенствование организации проектирования систем электроснабжения нетяговых потребителей железнодорожного транспорта и распределительных сетей общего пользования // Инновационный транспорт. № 5 (6). 2012. С. 15-19.

7. Мухарямов Р.И., Добрынин Е.В., Окладов С.А. Автоматизация контроля текущего состояния системы электроснабжения нетяговых потребителей железнодорожного транспорта // Наука и образование транспорту. № 1. 2015. С. 136-138.

8. Лабунский Л.С. Совершенствование технологии обслуживания устройств электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог // Вестник Самарской государственной академии путей сообщения. № 3. 2005. С. 30-35.

9. Валияхметова В.К., Николаев В.Л., Власова В.А. Повышение надежности электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог // Современные инновации в науке, образовании и технике. 2018. С. 27-29.

10. Tretyakov E. Advanced methods of transportation and distribution of electrical power in smart power grids of railways // MATEC Web of Conferences. V. 239, 01010.2018.

11. Cheremisin V., Tretyakov E. Implementation of the method of adaptive management of electric power transmission in distribution electric networks of railways // MATEC Web of Conferences. V. 239,01011. 2018.

12. Tretyakov E., Cheremisin V. and Golovnev G. Modeling of Multi-agent Voltage Control in Distribution Electric Networks of Railways // International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing.2018. V. 982. Springer, Cham.

13. Tretyakov E., Golovnev, G. Voltage control in distribution electric rail networks using reactive power sources based on agent-based approach // Proceedings - 2019 Interna-tional Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), 2019.

14. Tretyakov E.A. Coordinated control of active and reactive capacity generation in electrical power distribution networks of railways // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. V. 643, 2019.

15. Tretyakov, E.A. Testing the software and hardware complex for managing the power supply system of stationary consumers of railways // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing.2020. V. 976(1).

16. Закарюкин В.П., Крюков. А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркутского университета, 2005. 273 с.

17. Черемисин В.Т., Комяков А.А. Моделирование процессов электропотребления в системе нетягового электроснабжения железнодорожного транспорта. Омск, 2017. 161 с.

18. Авилов В.Д., Третьяков Е.А., Краузе А.В. Повышение качества электроэнергии в распределительных сетях нетяговых потребителей // Известия Транссиба. 2013. № 1 (13). С. 48-54.

19. Авилов В.Д., Третьяков Е.А., Краузе А. В. Управление качеством электроэнергии в распределительных сетях железнодорожного транспорта // Омский научный вестник. 2013. № 1 (117). С. 183-187.

20. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Любченко И.А. Улучшение качества электроэнергии в системах электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог / М. ; Берлин : Директ-Медиа, 2020. 183 с.

21. Карабанов М.А. Снижение влияния системы тягового электроснабжения на электропитание нетяговых потребителей в моменты подключения преобразовательных агрегатов // Известия Транссиба. № 3 (7). 2011. С. 58-67.

22. Куликова Е.А., Бебрис А.Н. Инновационное оборудование для повышения энергоэффективности систем электроснабжения нетяговых потребителей // Современные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации. Нефтекамск, 2017. С. 18-23.

23. Bernd M. Buchholz, Zbigniew A. Styczynski Smart Grids – Fundamentals and Technologies in Electricity Networks. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014. 396 p.

24. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Нгуен Ты. Моделирование систем тягового электроснабжения, оснащенных устройствами для уменьшения электромагнитных влияний на смежные линии электропередачи // Транспорт: наука, техника, управление. № 9. 2016. С. 12-18.

25. Бочев А.С., Финоченко Т.Э. Модернизация линий продольного электроснабжения два провода – рельсы // Вестник РГУПС. № 4. 2006. С. 87-90.

26. Воропай Н.И.,. Колосок И.Н, Коркина Е.С. Проблемы уязвимости и живучести киберфизических электроэнергетических систем // Энергетическая политика. № 5. 2018. С. 53-61.

27. Воропай Н.И., Массель Л.В., Колосок И.Н. ИТ - инфраструктура для построения интеллектуальных систем управления развитием и функционированием систем энергетики на основе цифровых двойников и цифровых образов // Известия РАН. Энергетика. № 1. 2021. С. 3-13.

28. Булатов Ю.Н., Крюков А.В. Алгоритмы построения цифрового двойника установки распределенной генерации // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2020. № 13(6). С. 677-689.