Выбор схемных и технических решений для улучшения качества электроэнергии в адаптивных сетях с тягой переменного тока

ЦЕЛЬ. Анализ существующих схемных и технических решений для улучшения качества электроэнергии в сетях с тяговой нагрузкой и оценка их соответствия новым свойствам электрической сети при переходе на активно-адаптивную платформу. Определение особенностей работы электрических сетей с тяговой нагрузкой при переходе на активно-адаптивную платформу. Характеристика существующих технических средств и схемных решений для улучшения качества электроэнергии в электрических сетях с тяговой нагрузкой и их анализ на предмет соответствия новым свойствам электрической сети.

МЕТОДЫ. Для решения поставленных задач был выполнен структурный анализ существующих технических и схемных решений для улучшения качества электроэнергии в электрических сетях с тяговой нагрузкой.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В данной статье произведена систематизация соответствия технических средств решаемым проблемам в области качества электроэнергии. Определены особенности работы электрических сетей с тяговой нагрузкой при переходе на активно-адаптивную платформу. Выявлены современные технические средства и схемные решения, соответствующие новым свойствам электрической сети. Предложен вариант комбинирования технологий для комплексного влияния на показатели качества электроэнергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При переходе электрических сетей с тяговой нагрузкой на активно-адаптивную платформу в целях улучшения качества электроэнергии целесообразно применять технические средства, способные обеспечивать ПКЭ в допустимых пределах в режиме реального времени в зависимости от режимов работы энергосистемы и тяговой нагрузки. К таким средствам относятся распределенная генерация, накопители электрической энергии, активные фильтрокомпенсирующие и симметрирующие устройства, FACTS технологии второго поколения. Классические подходы решения проблем с качеством электрической энергии, основанные на применении пассивных технических устройств, не соответствуют новым свойствам активно-адаптивных сетей с тягой переменного тока.

1. Савина Н.В., Лисогурский И.А. Тяга переменного тока, как источник снижения эффективности и надежности функционирования электрических сетей // Производственные технологии будущего: от создания к внедрению: Материалы IV Международной научно-практической конференции, Комсомольск-на-Амуре, 16–26 февраля 2021 года, Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре государственный университет, 2021. С. 143-147.

2. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Черепанов А.В. Качество электроэнергии в высоковольтных электрических сетях, питающих тяговые подстанции Транссиба // Энергетическая политика. 2018. № 1. С. 86-95.

3. S. Hu, et al. A Power Factor-Oriented Railway Power Flow Controller for Power Quality Improvement in Electrical Railway Power System // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2017. Vol. 64, N2. pp. 1167-1177.

4. Pee-Chin Tan, R. E. Morrison, D. G. Holmes Voltage form factor control and reactive power compensation in a 25-kV electrified railway system using a shunt active filter based on voltage detection // IEEE Transactions on Industry Applications. 2003. Vol. 39, N2. pp. 575-581.

5. H. Liao, S. Abdelrahman, J. V. Milanović Zonal Mitigation of Power Quality Using FACTS Devices for Provision of Differentiated Quality of Electricity Supply in Networks With Renewable Generation // IEEE Transactions on Power Delivery. 2017. Vol. 32, N4, pp. 1975-1985.

6. Ginn H.L., Czarnecki L.S. An optimization based method for selection of resonant harmonic filter branch parameters // IEEE Trans. on Power Delivery. 2006. Vol. 21, N3. pp. 1445–1451.

7. Gary W. Chang, Hung-Lu Wang, Shou-Yung Chu. Strategic placement and sizing of passive filters in a power system for controlling voltage distortion // IEEE Transactions on Power Delivery. 2004. Vol. 19, N3. pp. 1204–1211.

8. A. F. Zobaa and S. H. E. Abdel Aleem, A New Approach for Harmonic Distortion Minimization in Power Systems Supplying Nonlinear Loads // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2014 Vol. 10, N2. pp. 1401-1412.

9. Крюков А.В., Черепанов А.В., Шафиков А.Р. Снижение гармонических искажений в высоковольтных сетях, питающих тяговые подстанции, на основе активных фильтров // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2019. № 1(61). С. 36-46.

10. L. Liu, N. Dai, K. W. Lao, W. Hua A Co-Phase Traction Power Supply System Based on Asymmetric Three-Leg Hybrid Power Quality Conditioner // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2020. Vol. 69, N12. pp. 14645-14656.

11. Морозов П.В., Морозов Ю.В. Распределение мощности между обмотками тяговых трансформаторов на основе цифровой фильтрации // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. № 6(149). С. 1136-1144.

12. Крюков А.В., Любченко И.А. Улучшение качества электроэнергии в системах электроснабжения стационарных объектов железнодорожного транспорта. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021;23(6):53-65. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-6-53-65

13. Дикович В.В., Кац И.М., Стремилова О.С. Выбор методов и средств снижения несимметрии напряжений в восточной части оэс сибири. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2016;(9-10):66-72. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2016-0-9-10-66-72

14. Арсентьев Г.О., Арсентьев О.В., Крюков А.В. Применение энергетических роутеров в электротехнических комплексах железных дорог переменного тока // Электротехнические системы и комплексы. 2021. № 1(50). С. 10-15.

15. Савина Н.В., Лисогурский И.А., Лисогурская Л.Н. Применение технологий активно-адаптивных сетей для управления качеством электроэнергии в электрических сетях с тяговой нагрузкой // Вестник Амурского государственного университета. Серия: Естественные и экономические науки. 2021. № 93. С. 56-61.

16. Федоров В.К., Леонов Е.Н., Федоров Д.В. Влияние распределенной генерации на потери и качество электрической энергии // Омский научный вестник. 2016. № 6(150). С. 72-76.

17. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 6-е изд. М., Энергоатомиздат, 2010. 375 c.

18. Мустафа Г.М., Гусев С.И. Опыт использования активных фильтрокомпенсирующих устройств шунтирующего и сериесного типа в электрических сетях // Управление качеством электрической энергии: Сборник трудов Международной научнопрактической конференции, Москва, 05–07 декабря 2018 года, Москва: Общество с ограниченной ответственностью «Центр полиграфических услуг» РАДУГА", 2018. С. 67-77.

19. Закарюкин, В.П., Крюков А.В., Иванова Е.С. Анализ схем симметрирования тяговых нагрузок железных дорог переменного тока // Системы. Методы. Технологии. 2013. № 4(20). С. 68-73.

20. Киселев, М.Г. Исследование и разработка методов симметрирования токов в трехфазных системах электроснабжения на основе силовых электронных устройств компенсации неактивной мощности: специальность 05.09.01 "Электромеханика и электрические аппараты: Москва; 2017. Доступно по: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01006654507?page=1&rotate=0&theme=white Ссылка активна на 12 апреля 2022.