Управление режимами и процессами эксплуатации систем тягового электроснабжения на основе имитационного моделирования

• Автор: Асташин, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1 МЕТОДЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
1.1 Анализ особенностей электротяговых сетей
1.2 Моделирование режимов систем тягового электроснабжения
1.3 Математические модели тяговых сетей
1.4 Методы решения уравнений установившегося режима
1.5 Алгоритм построения имитационной модели
Выводы
2 УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
2.1 Формирование целей управления
2.2 Системный анализ управляемости
2.3 Алгоритм управления режимами
2.4 Учет динамики изменения нетранспортных нагрузок
2.5 Учет асинхронной нагрузки при моделировании режимов систем
тягового электроснабжения
2.6 Управление устройствами продольной компенсации в системах
тягового электроснабжения
2.7 Управление аварийными режимами с элементами адаптации
Выводы
3 ЭКВИВАЛЕНТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ПРИ
УПРАВЛЕНИИ РЕЖИМАМИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
3.1 Принципы построения эквивалентных моделей электроэнергетических систем
3.2 Проблема эквивалентирования внешней сети и возможные пути
ее решения
3.3 Линеаризованные эквивалентные модели
3.4 Исследование точности эквивалентирования
Выводы
4 ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОЦЕССАМИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ТЯГОВОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Системный анализ факторов, влияющих на эффективность тепло-
визионных обследований
4.2 Программное обеспечение для обработки результатов термографических обследований
4.3 Оценивание состояния устройств электроснабжения для целей

4.4 Повышение эффективности термографических обследований на
основе имитационного моделирования
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
МАТЕРИАЛЫ О ВНЕДРЕНИИ

ВВЕДЕНИЕ
Управление режимами систем тягового электроснабжения СТЭ преследует достижение следующих целей:
• бесперебойное электроснабжение тяги поездов, а также систем сигнализации, централизации и автоблокировки при соблюдении отраслевых и общеэнергетических норм по качеству электроэнергии (ЭЭ);
• нормативное качество электрической энергии на шинах питающего напряжения тяговых подстанций и в сетях районов электроснабжения (РЭС) нетяговых потребителей;
• минимально возможный уровень потерь электрической энергии в СТЭ и
РЭС;
• допустимый уровень экологической безопасности в условиях влияния электромагнитных полей, создаваемых тяговыми сетями и технологическими линиями электропередачи.
Достижение указанных целей невозможно без применения современных информационных и компьютерных технологий, что, в свою очередь, требует создания эффективных математических моделей и методов.
Разработка таких моделей и методов является сложной научно - технической проблемой, так как при учете электромагнитных и электромеханических переходных процессов [23, 124, 126] система тягового электроснабжения магистральной железной дороги переменного тока представляет собой многомерный, нелинейный динамический объект. Кроме того, решение этой проблемы дополнительно усложняется из-за того, что СТЭ активно взаимодействует с целым рядом не менее сложных систем, таких как, питающая электроэнергетическая система (ЭЭС) и районы электроснабжения нетяговых потребителей, включающих в свой состав, нетрадиционные линии электропередачи «провод -рельс» и «два провода - рельс», для описания которых требуются специальные методы моделирования.

Н—І—І—І—І—г
Ыр-иЭД -бик = ЬА. і оо_
<Г> Ю Ю ь.
Номер узла
Рис. 1.25. Относительные изменения модулей напряжения при вариации Ыор от 0.15 до 0.24 Ом/км: - модуль напряжения к-го узла, рассчитанный при
й0р = 0.15; и[2) модуль напряжения к-го узла, рассчитанный при йор =0.24.
Сопротивление взаимоиндуктивной связи между парой проводов определяется по следующим соотношениям;
сор0 . сор0
1м = + I , Ом/м,
8 2п (Зд/усоро
где с! = л/(х; — хк )2 + (у| - ук )2 - расстояние между проводами, м. Зависимость реактивного сопротивления взаимной индукции от напряжения ЛЭП, определяющего величину с!, показана на рис. 1.26. Характер этой зависимости указывает на необходимость точного моделирования геометрического расположения проводов при расчетах режимов СЭЖМ.
При моделировании трехфазных трансформаторов с трехстержневым сердечником потоки рассеяния обычно учитываются путем последовательного включения индуктивного элемента, а сумма магнитных потоков по стержням трансформатора принимается равной нулю. Последнее предположение для напряжения нулевой последовательности приводит к ошибкам, поскольку сум-