Структурно-параметрический синтез эквивалентных моделей систем электроснабжения железных дорог

• Автор: Вторушин, Дмитрий Петрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1. Формализованное описание системы электроснабжения железной дороги

1.2. Постановка задачи структурно-параметрического синтеза моделей СВЭ железных дорог.
1.3. Принципы построения моделей сложных электроэнергетических систем, питающих тяговые подстанции железных дорог

1.4. Классификация методов эквивалентирования ЭЭС

1.5. Сетевые эквивалентные модели

1.6. REI-эквивалентирование

1.7. Линеаризованные эквивалентные модели

1.7.1. Корректировка эквивалентной модели по данным телеизмерений
1.7.2. Эквивалентирование электрических систем на основе линейных регрессионных моделей.
1.7.3. Изменение конфигурации областей существования решения уравнений режима при введении
линейных эквивалентов
Выводы
2. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ В ФАЗНЫХ КООРДИНАТАХ
2.1. Системный подход к моделированию СЭЖД
2.2. Математическое моделирование элементов систем электроснабжения железных дорог
2.3. Имитационное моделирование режимов систем электроснабжения железных дорог
Выводы
3. СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
3.1. Инженерные методы построения эквивалентных моделей
3.2. Многолучевые модели систем внешнего электроснабжения железных дорог
3.3. On-line модели систем внешнего электроснабжения железных дорог переменного тока..
3.4. Линеаризованные эквивалентные модели питающей сети для расчетов режимов систем тягового электроснабжения
3.5. Структурно-параметрическая идентификация систем внешнего электроснабжения
железных дорог переменного тока
Выводы
4. АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
4.1. Анализ точности инженерных эквивалентных моделей
4.2. Анализ точности многолучевых моделей
4.3. Анализ точности on-line моделей
4.5. Анализ точности линеаризованных эквивалентных моделей
4.6. Анализ точности идентификационных моделей систем внешнего электроснабжения
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список
Приложение А
МАТЕРИАЛЫ О ВНЕДРЕНИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
FACTS - flexible alternative current transmission systems Smart grid - интеллектуальная электрическая сеть АВР - автоматическое включение резерва ДПР - система «два провода — рельс»
ЖДМ - железнодорожная магистраль
ИП - источник питания
ИРМ - источник реактивной мощности
ИЭСААС - интеллектуальная электроэнергетическая система с активно-
адаптивной сетью
КЗ - короткое замыкание
КП - контактная подвеска
КС - контактная сеть
ЛЭП - линия электропередачи
МЛМ - многолучевая модель
МПЗ - межподстанционная зона
НП - нетяговые потребители
ОАО РЖД - открытое акционерное общество «Российские железные дороги» ПК - программный комплекс ПР - система «провод - рельс»
РГ - распределенная генерация
РП - распределительный пункт
РПН - регулирование напряжения под нагрузкой
РСЗ - решетчатые схемы замещения
РЭС - район электроснабжения нетяговых потребителей
СМЭ - статический многопроводный элемент
СВЭ - система внешнего электроснабжения
СПС - структурно-параметрический синтез
СТЭ - система тягового электроснабжения
СЦБ - сигнализация, централизация, блокировка
СЭЖД — система электроснабжения железной дороги
ТИ - телеизмерения
ТОП - точка общего присоединения
ТП - тяговая подстанция
ТС — тяговая сеть
УУР - уравнения установившегося режима
ЭДС - электродвижущая сила
ЭМП - электромагнитное поле
ЭП - экранирующий провод
ЭПС - электроподвижной состав
ЭСО - энергоснабжающая организация
ЭУП - экранирующий и усиливающий провода
ЭЭ - электрическая энергия
ЭЭС - электроэнергетическая система

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Система электроснабжения железной дороги переменного тока включает в свой состав системы тягового электроснабжения и внешнего электроснабжения. Роль последней обычно выполняет питающая электроэнергетическая система. Поэтому для корректного моделирования режимов однофазной СТЭ требуется учет трехфазной ЭЭС. В традиционных методах расчета режимов СТЭ такой учет осуществляется на основе простейших эквивалентных моделей в виде однофазных реактансов короткого замыкания, что может приводить к существенным погрешностям [31, 99]. Наиболее значительные погрешности имеют место при малых мощностях короткого замыкания на шинах 110-220 кВ тяговых подстанций. Однако полный учет питающей сети затруднен, особенно в задачах оперативного управления режимами СТЭ. Это связано с тем, что в ситуационных центрах ОАО РЖД, осуществляющих управление СТЭ, доступна информация только о линиях электропередачи, непосредственно примыкающим к шинам высокого напряжения ТП. Поэтому особую актуальность приобретает задача структурно-параметрического синтеза эквивалентных моделей питающей ЭЭС для целей управления режимами СТЭ. Актуальность этой задачи возрастает вследствие того, что в настоящее время осуществляется переход электроэнергетики РФ на новую технологическую платформу, в основу которой положена концепция интеллектуальных электрических сетей (smart grid) [47]. Проектирование и эксплуатация таких сетей требует создания новых подходов к решению традиционных электроэнергетических задач [1], в частности, задач построения эквивалентных моделей ЭЭС [8, 14, 16...19, 22...23, 58...63, 69...77, 80, 82...86, 131, 132,136, 142, 146, 148, 150...153, 156...161, 166].
Значительный вклад в решение задач построения эквивалентных моделей ЭЭС внесли следующие авторы: Воропай Н.И., Герман Л.А., Грицай

№ Принцип Описание
учетом иерархии подсистем: верхний уровень - ЭЭС и СТЭ, нижний - стационарные потребители и тяговые нагрузки.
6 Функциональность Каждая подсистема характеризуется структурой и функциями
7 Развитие Учитывается изменяемость СТЭ, в частности детально анализируются перспективные системы повышенного напряжения, их влияние на структуру и параметры эквивалентной модели СВЭ
8 Неопределенность Принципиальная возможность моделирования на основе случайных графиков движения поездов
Принцип приоритета конечной цели предполагает, что структурнопараметрический синтез направлен на повышение адекватности и точности моделирования режимов СТЭ.
Принцип единства предполагает рассмотрение режима СТЭ как целостного результата взаимодействия процессов в отдельных подсистемах: ЭЭС, СТЭ, на железной дороге, рис. 1.17.
Принцип связности предполагает учет всех значимых связей между подсистемами, а также взаимных электромагнитных влияний между отдельными элементами СТЭ.
Разработанные в ИрГУПСе методы моделирования режимов ЭЭС и СТЭ [31] основаны на представлении линий электропередачи и трансформаторов в виде статических многопроводных элементов, что позволяет легко реализовать принцип модульности. При этом итоговая модель Modz представляет объединение моделей отдельных СМЭ:
Modz = Modl U Mod2 U.... U Modn .
Модель СМЭ формируется в виде решетчатой схемы замещения, представляющей собой полносвязанный граф, характеризуемый матрицей проводимости Yc.
Принцип иерархичности предполагает учет иерархии подсистем