Методы и алгоритмы совместного моделирования систем тягового и внешнего электроснабжения железных дорог переменного тока

• Автор: Закарюкин, Василий Пантелеймонович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 368 с. : ил.

1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ.

1.1. Уравнения установившегося режима.

1.2. Метод симметричных составляющих

1.3. Фазные координаты в расчетах режимов электрических систем

1.4. Фазные координаты в расчетах режимов тягового электроснабжения

1.5. Взаимосвязь проблем режимных расчетов и электромагнитной совместимости.

Выводы и формулировка целей работы

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ФАЗНЫХ КООРДИНАТ АХ РЕШЕТЧАТЫМИ СХЕМАМИ.
2.1. Общие принципы получения решетчатых схем замещения статических многопроводных систем.

2.2. Моделирование миогопроводной воздушной линии.

2.3. Моделирование кабельных линий

2.4. Моделирование трансформаторов
2.5. Особенности моделирования автотрансформаторов
2.6. Моделирование асинхронной нагрузки.
3. УРАВНЕНИЯ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА В ФАЗНЫХ КООРДИНАТ АХ
3.1. Постановка задачи и основные предположения.
3.2. Особенности уравнений метода узловых напряжений.
3.3. Применение метода Гаусса
Выводы.
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРАКТИВНОГО ГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА.
4.1. Основные задачи визуального моделирования.
4.2. Алгоритм формирования элемента.ИЗ
4.3. Алгоритм соединения элементов на расчетной схеме
4.4. Расчет потерь мощности и величин токов
4.5. Учет распределенности многопроводной линии.
4.6. Методология расчета токораспределения в многопроводных системах.
4.7. Программный комплекс расчетов отклонений напряжения в распределительных сетях в фазных координатах
4.8. Программный комплекс 3 расчетов режимов электрических систем в фазных координатах
5. КОНТРОЛЬ АДЕКВАТНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ
5.1. Режим двухобмоточного тягового трансформатора
5.2. Сопоставительные расчеты сложнонесимметричных режимов
5.3. Расчеты несимметричных коротких замыканий
5.4. Расчеты первичных параметров газоизолированных линий.
5.5. Моделирование многоамперных шинопроводов.
5.6. Экспериментальная проверка моделей.
6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СМЕЖНЫХ ЛИНИЙ
6.1. Виды опасных влияний на смежные линии.
6.2. Влияние тяговой сети электрифицированной железной дороги.
6.3. Режимы работы ВЛ 6 кВ в условиях влияния контактной сети
6.4. Небалансы учета электроэнергии в системе продольного электроснабжения в условиях влияния контактной сети.
6.5. Резонансные эффекты в отключенных линиях продольного электроснабжения
6.6. Расчеты режимов технологических ЛЭП железнодорожного транспорта
6.7. Моделирование влияния новых СТЭ
6.8. Техническая эффективность применения самонесущих изолированных проводов
7. ИМИТАЦИОН1ЮЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1. Вводные замечания.
7.2. Исходные положения имитационного моделирования.
7.3. Алгоритм расчетов температуры проводов.
7.4. Моделирование СТЭ 1x и 2x кВ.
7.5. Имитационное моделирование системы тягового электроснабжения кВс симметрирующими трансформаторами
7.6. Анализ влияния продольной емкостной компенсации на режимы системы тягового электроснабжения
7.7. Влияние устройств продольной и поперечной компенсации реактивной мощности на активные потерн в системе тягового электроснабжения переменного тока .
7.8. Токораспредслсиис в тяговой сети с экранирующими и усиливающими проводами
7.9. Прогнозирование электропотребления на тяговых подстанциях
7 Токи обратной последовательности в системе внешнего электроснабжения .
7 Проблемы электроснабжения БАМ.
8. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ МЕТОДОМ ФАЗНЫХ КООРДИНАТ
8.1. Общие принципы моделирования электромагнитного поля расчетом режимов системы с индикаторными проводами
8.2. Электромагнитное поле тяговой сети переменного тока
8.3. Моделирование электромагнитных полей, создаваемых многопроводными линиями электропередачи
8.4. Моделирование электромагнитных полей в искусственных сооружениях железнодорожного транспорта
9. ПРИМЕНЕНИЕ ФАЗНЫХ КООРДИНАТ ДЛЯ РАСЧЕТОВ РЕЖИМОВ НА ГАРМОНИКАХ.
9.1. Общие принципы применения решетчатых схем на гармониках
9.2. Методика определения режима мгновенной схемы на гармониках в комплексе Б1оуЗ.
9.3. Экспериментальная проверка основных принципов имитационного моделирования нссинусоидальных режимов.
9.4. Качество электроэнергии потребителей систем продольного электроснабжения ДПР.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы


Несмотря на эффективность этих методов для решения вопросов релейных защит, их сложно распространить на анализ объединенных систем тягового, внешнего и районного электроснабжения. Развернутый подход получения совместной модели системы внешнего электроснабжения и тяговой сети электрифицированной железной дороги выполнен Л. А. Германом . Предложенная оригинальная лучевая схема замещения тягового трансформатора с его представлением в форме последовательно включенных элементов в каждой фазе со взаимоиндуктивными связями и с приведением схемы к напряжению тяговой обмотки позволяет производить расчеты режимов объединенной системы тягового и внешнего электроснабжения. Этот подход, однако, не может быть распространен на другие типы трансформаторов и на усложненные варианты многопроводной тяговой сети. Развитый в диссертации подход позволяет обойтись без понятия сопротивления тяговой сети путем эквивалентирования многопроводной системы решетчатыми схемами замещения, в которых учитываются все индуктивные и емкостные связи между проводами и рельсами. Одной из проблем систем тягового электроснабжения переменного тока является проблема возникновения уравнительных токов при двухстороннем питании межподстанционных зон. Отсутствие адекватных моделей трансформаторов и многопроводных линий препятствует корректному анализу уравнительных токов, которые, в частности, могут возникать как токи цепи, параллельной линии внешнего электроснабжения. С долей искусственной привязки можно отнести к фазным координатам программные комплексы расчетов режимов в системах тягового электроснабжения. Наиболее распространены программные комплексы и Кортес ВНИИЖТ, в которых фактически представлена только тяговая сеть, а внешняя система учтена мощностью трехфазного короткого замыкания на шинах питающего напряжения. Нагрузки для этого комплекса представлены в виде задающих токов. Такая постановка в целом недостаточна, однако сама возможность расчетов с использованием источников токов в расчетной схеме, очевидно, должна быть сохранена наряду с возможностью задания нагрузок в виде потребляемых мощностей ввиду ее простоты и достаточной точности в ряде случаев. Совершенствование систем электрической тяги переменного тока , 4, 6 приводит к появлению новых нетрадиционных типов трансформаторов, удовлетворительные модели которых отсутствуют, по должны укладываться в общую концепцию режимных расчетов. Под электромагнитной совместимостью понимается способность электротехнического оборудования работать удовлетворительно в электромагнитной среде, созданной другим электротехническим оборудованием и окружающей средой, не создавая собственного недопустимого влияния на смежные системы. Источниками опасных влияний являются трехфазные линии электропередачи переменного и постоянного тока, контактная сеть электрифицированной железной дороги, разряды молний. В последнем случае создаются импульсные перенапряжения, воздействующие как на воздушные, так и на кабельные линии, в том числе и подземные. Задача моделирования многопроводных линий пересекается с проблемой электромагнитной совместимости в части расчетов наведенных напряжений, которые обычно решаются обособленно от режимного анализа , , 9, 0, 2, 3. В частности, таковы глубоко проработанные вопросы влияний тяговой сети на смежные линии в работах Бадера М. П. , Ермоленко Д. В. 7, 8, 0, Косарева А. Б., Котельникова 1 3, Михайлова М. И. 5, Ратнера М. П. 7 и других. В работе . II. Мисрихаиова, В. А. Попова, Р. В. Медова, Д. Ю. Костюнина 3 обсуждается методика расчета наведенного напряжения, в которой учитывается реальное геометрическое расположение фаз и грозозащитных тросов на опорах линий, режимы заземления грозозащитных тросов, транспозиция фаз и тросов линий. В этой работе для моделирования однородных участков составляются матрицы продольных индуктивных сопротивлений и поперечных емкостных проводимостей, на основе которых составляется общая матрица узловых проводимостей схемы и далее с помощью эквивалентов энергосистем рассчитывается установившийся режим.