Совершенствование методов контроля показателей качества электрической энергии систем электроснабжения нетяговых потребителей электрифицированных железных дорог

• Автор: Гришечко, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 186 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Исследование влияния качества электрической энергии на работу устройств
нетяговых потребителей
1Л Анализ отказов устройств нетяговых потребителей первой категории связанных с нарушением электроснабжения
1.2 Влияние качества электрической энергии на работу устройств нетяговых потребителей первой категории
1.3 Основные направления повышения надежности электроснабжения устройств нетяговых потребителей первой категории
1.4 Выбор контролируемых параметров качества электрической энергии в системе
электроснабжения устройств железнодорожной автоматики и телемеханики
Выводы
2 Повышение точности и быстродействия контроля показателей качества электрической энергии систем электроснабжения нетяговых потребителей
2.1 Совершенствование методики определения коэффициентов искажения синусоидальности кривой напряжения и коэффициентов п-ых гармонических составляющих питающих напряжений устройств нетяговых потребителей первой категории
2.2 Повышение точности измерения отклонения частоты питающего напряжения устройств нетяговых потребителей первой категории
2.3 Повышение быстродействия контроля показателей качества электрической энергии питающих напряжений устройств нетяговых потребителей первой
категории
Выводы
3 Обоснование и выбор структуры, информационного обеспечения системы контроля показателей качества электроснабжения нетяговых потребителей
3.1 Основные требования к системе контроля показателей качества электрической энергии
3.2 Анализ аппаратных средств измерения и контроля показателей качества электроэнергии
3.3 Информационное обеспечение трехуровневой системы контроля параметров качества электрической энергии
3.4 Система контроля показателей качества питающих напряжений устройств железнодорожной автоматики и телемеханики
Выводы
4 Технико-экономическая эффективность предлагаемых технических решений
4.1 Исследование работы системы контроля качества электроснабжения устройств железнодорожной автоматики и телемеханики
4.2 Экономическая эффективность внедрения устройств контроля качества электрической энергии питающих напряжений нетяговых потребителей первой
категории
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список
Приложение А Патенты на устройство контроля качества электрической энергии
Приложение Б Акты внедрения опытных образцов устройства контроля питающих напряжений
Приложение В Акт внедрения устройства контроля качества электрической
энергии в учебный процесс ОмГУПС
Приложение Г Акты использования результатов диссертационной работы
Приложение Д Сертификат о калибровке средства измерения
Приложение Е Протоколы результатов исследований качества электрической энергии на станциях Омского отделения Западно-Сибирской железной дороги. 123 Приложение Ж Листинг подпрограммы умножения двух чисел в формате с
плавающей запятой
Приложение И Процедуры определения, коэффициенты умножения и направленный граф для 144-точечного Алгоритма Винограда преобразования Фурье.. 165 Приложение К Описание и работа составных частей устройства контроля качества электрической энергии
Приложение Л Программа и методика испытаний устройства контроля качества электрической энергии

ВВЕДЕНИЕ
Железнодорожный транспорт является одной из важнейших производственных отраслей России. На долю железных дорог приходится более 70 % внутреннего грузооборота. Более 80 % перевозок производится электрической тягой. В силу значительных объемов перевозок железнодорожный транспорт является одним из крупных и стабильных корпоративных потребителей энергоресурсов. Ежегодно железнодорожным транспортом расходуется 5-6 процентов всей производимой в стране электроэнергии.
Согласно генеральной схеме развития и стратегической программе ОАО «Российские железные дороги» до 2015 года одним из приоритетов технической политики является разработка и внедрение комплексной программы по оптимизации стоимости жизненного цикла объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта. В связи с этим, для обеспечения рационального перехода на обслуживание сложных технических средств по фактическому состоянию, необходимо развивать средства технического мониторинга и диагностику технических средств в непрерывном режиме.
Стратегическим ориентиром для компании является снижение к 2015 году удельного расхода энергоресурсов: на 4 процента электроэнергии на тягу поездов и на 9 процентов на эксплуатационные нужды [1]. Данное обстоятельство накладывает дополнительные требования к электроэнергии как к товару, что предполагает необходимость обеспечения соответствия показателей качества электроэнергии действующим нормативам, нарушение которых влечет за собой не только технические проблемы, но и экономические санкции. В связи с этим необходимо обеспечить контроль качества электроснабжения по всей технологической цепи передачи электрической энергии: от генерирующих предприятий к тяговым подстанциям и от них - к потребителям. Для решения этой задачи требуется создание и массовое внедрение высокоточных и, в тоже время, достаточно дешевых аппаратных средств контроля показателей качества электрической энергии (ПКЭ). Переход на обслуживание сложных технических средств по фактическому состоянию, требует развития устройств мониторинга и диагностики их в непрерывном режиме.
В настоящее время на электрифицированных железных дорогах Российской Федерации эксплуатируются системы электроснабжения на постоянном и на переменном токе промышленной частоты. В первом случае преобразование электрической энергии выпрямительно-инверторными агрегатами приводит к появле-

Таким образом, текущий спектр в большей степени отражает свойства сигналов, проявляющиеся в реальных условиях их генерирования и обработки, нежели спектр, полученный на бесконечном временном интервале.
Чтобы оценить погрешность, получаемую при девиации частоты, был построен график спектральной плотности сигнала, восстановленного по выборке с частотой дискретизации 6400 Гц.
Значения выборки синусоидального сигнала с частотой, соответствующей п-ой гармонической составляющей описывает функция [96]
... ,2*Я’7Г'
У0) = вшО—-—), (2.1)
где у (г) — выборка синусоидального сигнала с частотой, соответствующей частоте п-ой гармоники,
/ - порядковый номер значения в выборке,
N — количество значений в выборке за период.
Формула вычисления функции спектральной плотности п-ой гармоники:
А„ =2-(ап)2 + (Ьп)2, (2.2)
где ап и Ьп рассчитываются по формулам:
§(Х0-со5(2й.*.Т) (23)
йп~ N
ь |<Х0-(2 п-*-±) (24)

Для построения графика спектральной плотности сигнала соответствующего п-ой гармонике с учетом того, что отклонение частоты основной гармоники Д£ составляет -0,4 Гц (являющееся предельно допустимым согласно [30]), вместо (2.1), была использована функция:
... 2-п-л-ач
У(}) = Бт( — ), (2.5)
где а - коэффициент, вносящий отклонение частоты, рассчитывается по формуле:
л- /о+А-? ст
«—(2-6)
где /о - частота основной гармоники,
А/ — отклонение частоты основной гармоники.
Для отклонения частоты А/=-0,4 Гц, а составляет 0,992.