Анализ электромагнитных процессов в тяговой сети при включении комбинированной фильтрокомпенсирующей установки на посту секционирования
Ключевые слова:
статический генератор реактивной мощности, комбинированная фильтрокомпенсирующая установка, нелинейная модель, мощность установок компенсации, потери мощности, фильтрация гармоник, осциллограммы
Аннотация
Для повышения пропускной способности железной дороги на посту секционирования включают регулируемый статический генератор реактивной мощности. Для снижения стоимостных показателей регулируемой установки, а также уменьшения потерь мощности предложена комбинированная фильтрокомпенсирующая установка, в которой параллельно включены: нерегулируемая установка поперечной емкостной компенсации с пониженными стоимостными показателями и статический генератор реактивной мощности, причем суммарная мощность комбинированной установки равна заданной. В связи с тем, что при малых тяговых нагрузках статический генератор работает в режиме генерации индуктивной мощности, во всем диапазоне нагрузок происходит плавное регулирование реактивной мощности. А так как существующая мощность генератора уменьшается в 2–3 раза (при той же заданной мощности), то уменьшаются и суммарные повышенные потери мощности. Для анализа электромагнитных процессов в тяговой сети смоделирована нелинейная модель электроподвижного состава. В статье показан процесс фильтрации гармоник тягового тока и работоспособность комбинированной фильтрокомпенсирующей установки по компенсации реактивной мощности при различных тяговых нагрузках путем анализа осциллограмм электромагнитных процессов.
Литература
1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1982, 528 с.
2. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт,1983, 183 с.
3. Герман Л.А., Серебряков А.С., Дулепов Д.Е. Фильтрокомпенсирующие установки в системах тягового электроснабжения железных дорог. Княгинино: НГИЭУ, 2017, 400 с.
4. Суд В.К. HVDC and FACTS Controllers: применение статических преобразователей в энергетических системах. М.: НП «НИИА», 2009, 344 с.
5. Добрусин Л. Современные средства управления энергоэффективностью и качеством транспорта и распределения электроэнергии. – Силовая электроника, 2012, № 1(34), с. 56–63.
6. Hingorani N.G. Understanding FACTS: Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems. New York, 2000, 444 p.
7. Hafezi H., Balikci A., Akpinar E. Cascade PI Controller for Single-Phase. – STATCOM, 2014, pp 88–93, DOI:10.1109/EPE-PEMC.2014.6980615.
8. Колпаков А., Карташов Е. Алгоритмы управления многоуровневыми преобразователями напряжения. – Силовая электроника, 2009, № 2, с. 57–65.
9. Никонов А.В. Улучшение эксплуатационных показателей системы тягового электроснабжения за счет совершенствования работы регулируемых устройств поперечной компенсации реактивной мощности: дис. … канд. техн. наук. Омск, 2019, 124 с.
10. Черемисин В.Т., Никонов А.В. Оценка энергоэффективности статического генератора реактивной мощности. – Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения, 2016, № 2, с. 128–134.
11. Черемисин В.Т., Никонов А.В. Анализ потерь мощности в основном оборудовании статических тиристорных компенсаторов с учетом несинусоидальности напряжения и пути их снижения. – Известия Транссиба, 2019, № 1, с. 54–63.
12. Доманский В.Т., Корниенко А.В. Компенсация реактивной мощности в системах тягового электроснабжения переменного тока (реальность и перспектива энергосбережения). – Железнодорожный транспорт Украины, 2015, № 2(111), с. 21–31.
13. Герман Л.А. и др. Регулируемая установка поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока. – Электроника и электрооборудование транспорта, 2022, № 1, с. 10–17.
14. Пат. RU2605225C1. Устройство для моделирования электровоза переменного тока / А.С. Серебряков и др., 2016.
15. Титова Т.С. и др. Компьютерное моделирование емкостной компенсации реактивной мощности в тяговой сети. – Электроника и электрооборудование транспорта, 2021, № 2, с. 23–27.
16. Пат. RU2762932C1. Способ регулирования реактивной мощности тяговой сети / Л.А. Герман и др., 2021.
17. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М.: Энергоатомиздат,1984, 160 с.
18. Карташев И.И. и др. Управление качеством электроэнергии. М.: Издательский дом МЭИ, 2006, 320 с.
19. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии. М.: ЭНАС, 2009, 456 с.
20. Ковалев И.Н. Электроэнергетические системы и сети. М.: ФГБОУ «Учебно-методич. центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2015, 363 с.
#
1. Markvardt K.G. Elektrosnabzhenie elektrifitsirovannyh zhelez-nyh dorog (Electricity Supply of Electrified Railways). М.: Transport, 1982, 528 p.
2. Borodulin B.M., German L.A., Nikolaev G.A. Kondensatornye ustanovki elektrifitsirovannyh zheleznyh dorog (Condenser Installations of Electrified Railways). М.: Transport,1983, 183 p.
3. German L.A., Serebryakov A.S., Dulepov D.E. Fil'trokompensiruyushchie ustanovki v sistemah tyagovogo elektrosnabzheniya zheleznyh dorog (Filter-Compensating Installations in Traction Power Supply Systems of Railways). Knyaginino: NGIEU, 2017, 400 p.
4. Sud V.К. HHVDC and FACTS Controllers: primenenie staticheskih preobrazovateley v energeticheskih sistemah (HVDC and FACTS Controllers: Application of static converters in power systems). М.: NP «NIIА», 2009, 344 p.
5. Dobrusin L. Silovaya elektronika – in Russ. (Power Electronics), 2012, No. 1(34), pp. 56–63.
6. Hingorani N.G. Understanding FACTS: Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems. New York, 2000, 444 p.
7. Hafezi H., Balikci A., Akpinar E. Cascade PI Controller for Single-Phase. – STATCOM, 2014, pp 88–93, DOI:10.1109/EPEPEMC.2014.6980615.
8. Kolpakov A., Kartashov Е. Silovaya elektronika – in Russ. (Power Electronics), 2009, No. 2, pp. 57–65.
9. Nikonov A.V. Uluchshenie ekspluatatsionnyh pokazateley sistemy tyagovogo elektrosnabzheniya za schet sovershenstvovaniya raboty reguliruemyh ustroystv poperechnoy kompensatsii reaktivnoy moshchnosti: dis. … kand. tekhn. nauk (Improving the Operational Performance of the Traction Power Supply System by Improving the Operation of Adjustable Devices for Transverse Reactive Power Compensation: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). Омsk, 2019, 124 p.
10. Cheremisin V.T., Nikonov A.V. Vestnik Rostovskogo gosudarst-vennogo universiteta putey soobshcheniya – in Russ. (Bulletin of the Rostov State University of Railway Transport), 2016, No. 2, pp. 128–134.
11. Cheremisin V.T., Nikonov A.V. Izvestiya Transsiba – in Russ. (News of the Transsib), 2019, No. 1, pp. 54–63.
12. Domanskiy V.T., Kornienko A.V. Zheleznodorozhnyy transport Ukrainy – in Russ. (Railway Transport of Ukraine), 2015, No. 2(111), pp. 21–31.
13. German L.А., et al. Elektronika i elektrooborudovanie transporta – in Russ. (Electronics and Electrical Equipment of Transport), 2022, No. 1, pp. 10–17.
14. Pаt. RU2605225C1. Ustroystvo dlya modelirovaniya elektrovoza peremennogo toka (Device for modeling an alternating current electric locomotive) / А.S. Serebryakov, et al., 2016.
15. Тitovа Т.S., et al. Elektronika i elektrooborudovanie transpor-ta – in Russ. (Electronics and Electrical Equipment of Transport), 2021, No. 2, pp. 23–27.
16. Pаt. RU2762932C1. Sposob regulirovaniya reaktivnoy mosh-chnosti tyagovoy seti (Method of regulating the reactive power of the traction network)/ L.А. German, et al., 2021.
17. Zhezhelenko I.V. Vysshie garmoniki v sistemah elektrosnab-zheniya prompredpriyatiy (Higher Harmonics in Power Supply Systems of Industrial Enterprises). М.: Energoatomizdat,1984, 160 p.
18. Kartashev I.I., et al. Upravlenie kachestvom elektroenergii (Power Quality Management). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2006, 320 p.
19. Zhelezko Yu.S. Poteri elektroenergii. Reaktivnaya moshchnost'. Kachestvo elektroenergii (Electricity Losses. Reactive Power. Power quality). М.: ENАS, 2009, 456 p.
20. Kovalev I.N. Elektroenergeticheskie sistemy i seti (Electric Power Systems and Networks). М.: FGBOU «Uchebno-metodich. tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte», 2015, 363 p.
2. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт,1983, 183 с.
3. Герман Л.А., Серебряков А.С., Дулепов Д.Е. Фильтрокомпенсирующие установки в системах тягового электроснабжения железных дорог. Княгинино: НГИЭУ, 2017, 400 с.
4. Суд В.К. HVDC and FACTS Controllers: применение статических преобразователей в энергетических системах. М.: НП «НИИА», 2009, 344 с.
5. Добрусин Л. Современные средства управления энергоэффективностью и качеством транспорта и распределения электроэнергии. – Силовая электроника, 2012, № 1(34), с. 56–63.
6. Hingorani N.G. Understanding FACTS: Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems. New York, 2000, 444 p.
7. Hafezi H., Balikci A., Akpinar E. Cascade PI Controller for Single-Phase. – STATCOM, 2014, pp 88–93, DOI:10.1109/EPE-PEMC.2014.6980615.
8. Колпаков А., Карташов Е. Алгоритмы управления многоуровневыми преобразователями напряжения. – Силовая электроника, 2009, № 2, с. 57–65.
9. Никонов А.В. Улучшение эксплуатационных показателей системы тягового электроснабжения за счет совершенствования работы регулируемых устройств поперечной компенсации реактивной мощности: дис. … канд. техн. наук. Омск, 2019, 124 с.
10. Черемисин В.Т., Никонов А.В. Оценка энергоэффективности статического генератора реактивной мощности. – Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения, 2016, № 2, с. 128–134.
11. Черемисин В.Т., Никонов А.В. Анализ потерь мощности в основном оборудовании статических тиристорных компенсаторов с учетом несинусоидальности напряжения и пути их снижения. – Известия Транссиба, 2019, № 1, с. 54–63.
12. Доманский В.Т., Корниенко А.В. Компенсация реактивной мощности в системах тягового электроснабжения переменного тока (реальность и перспектива энергосбережения). – Железнодорожный транспорт Украины, 2015, № 2(111), с. 21–31.
13. Герман Л.А. и др. Регулируемая установка поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока. – Электроника и электрооборудование транспорта, 2022, № 1, с. 10–17.
14. Пат. RU2605225C1. Устройство для моделирования электровоза переменного тока / А.С. Серебряков и др., 2016.
15. Титова Т.С. и др. Компьютерное моделирование емкостной компенсации реактивной мощности в тяговой сети. – Электроника и электрооборудование транспорта, 2021, № 2, с. 23–27.
16. Пат. RU2762932C1. Способ регулирования реактивной мощности тяговой сети / Л.А. Герман и др., 2021.
17. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М.: Энергоатомиздат,1984, 160 с.
18. Карташев И.И. и др. Управление качеством электроэнергии. М.: Издательский дом МЭИ, 2006, 320 с.
19. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии. М.: ЭНАС, 2009, 456 с.
20. Ковалев И.Н. Электроэнергетические системы и сети. М.: ФГБОУ «Учебно-методич. центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2015, 363 с.
#
1. Markvardt K.G. Elektrosnabzhenie elektrifitsirovannyh zhelez-nyh dorog (Electricity Supply of Electrified Railways). М.: Transport, 1982, 528 p.
2. Borodulin B.M., German L.A., Nikolaev G.A. Kondensatornye ustanovki elektrifitsirovannyh zheleznyh dorog (Condenser Installations of Electrified Railways). М.: Transport,1983, 183 p.
3. German L.A., Serebryakov A.S., Dulepov D.E. Fil'trokompensiruyushchie ustanovki v sistemah tyagovogo elektrosnabzheniya zheleznyh dorog (Filter-Compensating Installations in Traction Power Supply Systems of Railways). Knyaginino: NGIEU, 2017, 400 p.
4. Sud V.К. HHVDC and FACTS Controllers: primenenie staticheskih preobrazovateley v energeticheskih sistemah (HVDC and FACTS Controllers: Application of static converters in power systems). М.: NP «NIIА», 2009, 344 p.
5. Dobrusin L. Silovaya elektronika – in Russ. (Power Electronics), 2012, No. 1(34), pp. 56–63.
6. Hingorani N.G. Understanding FACTS: Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems. New York, 2000, 444 p.
7. Hafezi H., Balikci A., Akpinar E. Cascade PI Controller for Single-Phase. – STATCOM, 2014, pp 88–93, DOI:10.1109/EPEPEMC.2014.6980615.
8. Kolpakov A., Kartashov Е. Silovaya elektronika – in Russ. (Power Electronics), 2009, No. 2, pp. 57–65.
9. Nikonov A.V. Uluchshenie ekspluatatsionnyh pokazateley sistemy tyagovogo elektrosnabzheniya za schet sovershenstvovaniya raboty reguliruemyh ustroystv poperechnoy kompensatsii reaktivnoy moshchnosti: dis. … kand. tekhn. nauk (Improving the Operational Performance of the Traction Power Supply System by Improving the Operation of Adjustable Devices for Transverse Reactive Power Compensation: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). Омsk, 2019, 124 p.
10. Cheremisin V.T., Nikonov A.V. Vestnik Rostovskogo gosudarst-vennogo universiteta putey soobshcheniya – in Russ. (Bulletin of the Rostov State University of Railway Transport), 2016, No. 2, pp. 128–134.
11. Cheremisin V.T., Nikonov A.V. Izvestiya Transsiba – in Russ. (News of the Transsib), 2019, No. 1, pp. 54–63.
12. Domanskiy V.T., Kornienko A.V. Zheleznodorozhnyy transport Ukrainy – in Russ. (Railway Transport of Ukraine), 2015, No. 2(111), pp. 21–31.
13. German L.А., et al. Elektronika i elektrooborudovanie transporta – in Russ. (Electronics and Electrical Equipment of Transport), 2022, No. 1, pp. 10–17.
14. Pаt. RU2605225C1. Ustroystvo dlya modelirovaniya elektrovoza peremennogo toka (Device for modeling an alternating current electric locomotive) / А.S. Serebryakov, et al., 2016.
15. Тitovа Т.S., et al. Elektronika i elektrooborudovanie transpor-ta – in Russ. (Electronics and Electrical Equipment of Transport), 2021, No. 2, pp. 23–27.
16. Pаt. RU2762932C1. Sposob regulirovaniya reaktivnoy mosh-chnosti tyagovoy seti (Method of regulating the reactive power of the traction network)/ L.А. German, et al., 2021.
17. Zhezhelenko I.V. Vysshie garmoniki v sistemah elektrosnab-zheniya prompredpriyatiy (Higher Harmonics in Power Supply Systems of Industrial Enterprises). М.: Energoatomizdat,1984, 160 p.
18. Kartashev I.I., et al. Upravlenie kachestvom elektroenergii (Power Quality Management). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2006, 320 p.
19. Zhelezko Yu.S. Poteri elektroenergii. Reaktivnaya moshchnost'. Kachestvo elektroenergii (Electricity Losses. Reactive Power. Power quality). М.: ENАS, 2009, 456 p.
20. Kovalev I.N. Elektroenergeticheskie sistemy i seti (Electric Power Systems and Networks). М.: FGBOU «Uchebno-metodich. tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte», 2015, 363 p.
