Внутрисистемный учет электрической энергии и контроль ее качества на электровозах переменного тока

• Автор: Клинкова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 149 с. : ил.

1 АНАЛИЗ РАБОТ ПО УЧЕТУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЮ ЕЕ КАЧЕСТВА НА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА МАГИСТРАЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
1.1 Анализ работ в области учета расхода электрической энергии на
электровозах переменного тока
1.2 Анализ работ в области контроля качества электрической энергии на
электровозах переменного тока
1.3 Анализ работ в области автоматизации учета электрической энергии и
контроля ее качества на электровозах переменного тока
1.4 Постановка цели и задач исследования
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА ТОЧНОСТЬ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЯ ЕЕ КАЧЕСТВА
2.1 Влияние технических средств и схем измерения на точность учета электрической энергии и контроля ее качества
2.2 Влияние искажений синусоидальной формы кривых тока и напряжения
на точность учета электрической энергии и контроля ее качества
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЯ ЕЕ КАЧЕСТВА
НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
3.1 Методика математического моделирования электромагнитных процессов в системе «контактная сеть - электровоз»
3.2 Разработка математической модели системы «контактная сеть — электровоз» для оценки расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока
3.2.1 Математическая модель контактной сети переменного тока
3.2.2 Математическая модель электровоза переменного тока
3.2.3 Разработка математической модели автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на
электровозах переменного тока
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО СОЗДАНИЮ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЯ ЕЕ КАЧЕСТВА НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
4.1 Разработка автоматизированной системы учета электрической энергии
и контроля ее качества на электровозах переменного тока
4.2 Разработка виртуального прибора для измерения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами
4.3 Экспериментальные исследования разработанных технических решений по измерению расхода и показателей качества электрической энергии на электровозе
4.4 Сравнение результатов экспериментальных исследований и математического моделирования по измерению показателей качества
и расхода электрической энергии на электровозе
4.5 Технико-экономическая оценка эффективности разработанных технических решений по измерению показателей качества и расхода электрической энергии на электровозе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Актуальность работы. Одной из целей программы «Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года» ОАО «Российские железные дороги» является - коренное улучшение структуры управления энергетическим комплексом отрасли на основе современных автоматизированных информатизационных технологий, систем учета и мониторинга расходования энергоресурсов, взаимовыгодных систем взаимодействия производителей и потребителей энергоресурсов отрасли [97]. Правильная организация системы учета электроэнергии необходима, поскольку ее производство и потребление практически совпадают во времени и допущенная ошибка в учете электроэнергии при ее производстве или потреблении может быть исправлена только расчетным путем. В основе такого расчета лежит косвенный путь учета электроэнергии и поэтому влечет за собой погрешность. Реализация этой цели сводится к необходимости разработки и внедрения автоматизированных систем учета расхода электрической энергии, обеспечивающих оперативность и достоверность информации о потребленном количестве электрической энергии, для каждого участника перевозочного процесса в процессе выполненной работы.
На сегодняшний день на большинстве серий электровозов переменного тока, ввиду отсутствия измерительных трансформаторов напряжения, применяют упрощенную схему измерения расхода электрической энергии. В такой схеме цепи напряжения счетчиков электрической энергии подключены к части обмотки собственных нужд на вторичной стороне тягового трансформатора электровоза, а токовые цепи - к трансформатору тока, установленного в цепи первичной обмотки тягового электровоза. Единой пропорциональной зависимости между изменениями напряжения в контактной сети и напряжения на обмотке собственных нужд трансформатора для разных электровозов переменного тока нет, и поэтому для оценки удельного расхода

Для оценки погрешности измерений электрической энергии руководствуются типовой инструкцией РД 34.09.101-94 или методикой выполнения измерений РД 34.11.333-97. В этих документах приведен алгоритм расчета суммарной погрешности измерений электрической энергии измерительными комплексами, состоящими из измерительных трансформаторов тока и напряжения, счетчиков электрической энергии и УСПД. Эта погрешность складывается из основных погрешностей средств измерений, входящих в измерительный комплекс, и дополнительных погрешностей от влияющих величин. Вклад от дополнительных погрешностей может снизить точность измерений электроэнергии. Например, дополнительные погрешности могут возникнуть из-за отклонений от номинальных значений температуры окружающей среды, частоты тока и напряжения сети, превышающих нормативные значения, предусмотренные стандартом на качество электрической энергии ГОСТ 13109-97, и вызванных, в частности, искажениями синусоидальности кривой напряжения.
Ранее на тяговых подстанциях и электровозах учет электрической энергии производился с помощью индукционных счетчиков, морально устаревших, выработавших свой ресурс и имеющих значительную погрешность, обусловленную не только их конструкцией, но и некоторой особенностью системы тягового электроснабжения переменного тока. Известны случаи, как недоучета, так и переучета электрической энергии в тяговой сети вследствие наличия подстанций с обратным порядком чередования фаз и присоединением фазы «С» на низкой стороне к рельсу [48].
Используемые в настоящее время на электровозах переменного тока сети железных дорог электронные счетчики электрической энергии различных типов Ф440, Ф442 допускают существенные неточности в измерениях. К одной из неточностей относится наличие разности между показаниями счетчика электрической энергии при наличии в контактной сети переменного тока высших гармонических составляющих и его же показаниями в случае, ко-