Разработка системы мониторинга показателей качества электрической энергии на электрифицированных железных дорогах переменного тока

• Автор: Ларин, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 221 с. : ил.

Введение.
1 Особенности электрической тяги переменного тока и ее влияние на показатели качества электрической энергии

1.1 Специфические особенности электрической тяги переменного тока

1.2 Качество электрической энергии и предъявляемые к ней требования

в сетях электроснабжения.

1.3 Состояние исследований в области повышения качества электрической энергии

1.4 Направления по улучшения показателей качества электрической энергии

1.5 Структура системы мониторинга показателей качества

электрической энергии

Выводы.
2 Состояние и анализ качества электрической энергии на участках электрифицированных железных дорог переменного тока.
2.1 Методика измерения качества электрической энергии на участке электрифицированной железной дороги переменного тока.
2.1.1 Существующие способы измерения и оценки качества элекгрической энергии
2.1.2 Усовершенствованная методика измерения показателей качества электрической энергии
2.1.3 Алгоритм оценки состояния показателей качества электрической энергии на участках железных дорог переменного тока
2.2 Экспериментальные исследования показателей качества потребляемой электрической энергии на шинах высшего напряжения и районной обмотки тяговых подстанций по сети дорог
2.3 Экспериментальные исследования показателей качества электрической энергии на электрифицированном участке железной дороги переменного тока .
2.3.1 Характеристика участка и схем питания тяговой сети.
2.3.2 Состояние показателей качества электрической энергии на экспериментальном участке
2.3.3 Влияние возврата электрической энергии в сети внешнего электроснабжения на показатели качества электрической энергии
2.4 Предлагаемые технические решения по улучшению показателей
работы системы тягового электроснабжения.
Выводы.
3 Методика прогнозирования значений показателей качества электрической энергии.
3.1 Выбор метода прогнозирования показателей качества электрической энергии.
3.2 Предлагаемый метод прогнозирование показателей качества электрической энергии в различных точках энергосистем.
3.3 Прогнозирование влияния потребителя и энергосистемы на значение показателей качества электрической энергии
3.3.1 Прогнозирование влияния тяговой и нетяговой нагрузки на изменение коэффициентов показателей качества электрической энергии в точках присоединения тяговых подстанций к электрической системе.
3.3.2 Влияние электроэнергетической системы и потребителя на изменение показателей качества электрической энергии в узлах
энергосистемы
Выводы.
4 Прогноз показателей качества электрической энергии на действующем участке электрической железной дороги переменного тока
4.1 Модель действующего участка электроэнергетической системы содержащей тяговую и нетяговую нагрузки
4.2 Прогноз влияния тяговой нагрузки на величину коэффициентов иесимметрии несинусоидальности напряжения на шинах тяговых подстанций
4.2.1 Влияние тяговой нагрузки на коэффициент иесимметрии напряжения по обратной последовательности и коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения па шинах высшего напряжения тяговых подстанций.
4.2.2 Влияние тяговой нагрузки на коэффициент иесимметрии напряжения но обратной последовательности и коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения на шинах районной нагрузки
тяговых подстанций.
4.3 Определение влияния энергосистемы и потребителя на изменение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в
точках присоединения тяговых подстанций к системе внешнего
электроснабжения.
Выводы.
5 Повышение техникоэкономических показателей системы тягового электроснабжения участка электрифицированной железной дороги переменного тока
5.1 Сравнение расчетных и экспериментальных значений показателей
5.2 Методика составления сетевой дорожной карты качества электрической энергии железной дороги участка переменного тока.
5.3 Оценка экономической эффективности внедрения сегевой карты качества электрической энерг ии.
5.3.1 Показатели экономической эффективности.
5.3.2 Расчет капитальных вложений и эксплуатационных расходов
5.3.3 Оценка экономического эффекта
Выводы.
Заключение.
Библиографический список.
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Приложение 5.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


С. Магай 9 2, К. Г. Марквардт 9 3, Г. П. Маслов 5, В. В. Мунькин 3, И. В. Павлов 4 6, А. Н. Поплавский 9, 0, В. Н. Пупынин 3, В. ГГ. Сигорский 0, А. А. Федотов 7, В. Т. Черемисин 7, 8, Ю. А. Чернов 6 9. Работы представленных авторов можно разделить на несколько направлений см. В. Г. Авакумова 1,2, В. Д. Бардушко , А. Л. Быкадорова , А. С. Бочева , Л. А. Германа , Гордеева , Б. Е. Дынькина , И. В. Жежеленко , , В. Н. Зажирко , , Р. И. Караева , К. Г. Марквардта 7 0, В. Е. Марского 4, Э. В. ТерОганова 2 5, В. Т. Черемисина 8 5. В работах этих авторов рассматривались следующие направления см. Анализ работ представленных авторов показал, что большинство из предложенных технических решений и методов расчета электрических величин при соответствующей доработке могут быть применены для расчета, прогнозирования и дальнейшего мониторинга отдельных показателей с учетом параметров и режимов работы систем внешнего и тягового электроснабжения. На основании анализа работ указанных авторов сделан вывод о том, что для отражения реальной картины протекающих процессов в энергосистеме необходимо учитывать в совокупности возможные факторы, которые либо ухудшают, либо улучшают рассматриваемые показатели. А наиболее целесообразным методом исследования влияния различных факторов па качество электроэнергии является имитационное моделирование, позволяющее выполнять прогнозирование показателей качества электрической энергии при внедрении различных технических решений. Решение этих вопросов возможно только при применении комплексного подхода теоретические исследования, натурные экспериментальные исследования и имитационное моделирование участков железных дорог, рассмотрение различных направлений по улучшению электрических показателей энергосистем. Проведенный анализ результатов исследования ПКЭ в тяговых сетях переменного тока позволяет отметить следующие направления по улучшению ПКЭ рисунок 1. ФКУ создание специальных трансформаторов применение схем питания МПЗ внедрение современных приборов по контролю ПКЭ замена устаревшего оборудования. Рисунок 1. Использование фильтрокомпенсирующих устройств позволяет эффективно симметрировать тяговую нагрузку. Для распределительных сетей дистанции электроснабжения актуальной является проблема компенсации реактивной мощности. Эта проблема напрямую связана с экономическим поведением электросетевого предприятия, т. Для покрытия реактивной мощности в распределительных электрических сетях необходим источник, а для ее передачи затраты активной мощности. Дополнительные затраты энергии но передаче реактивной мощности, потребляемой силовыми трансформаторами, в распределительных сетях может составлять до . При определенной величине экономического эквивалента реактивной мощности Кэ целесообразно применять конденсаторные батареи КБ. Применение специальных трансформаторов, обладающих эффектом Скотта, является наиболее эффективным средством ограничения влияния однофазных тяговых нагрузок на коэффициент несимметрии напряжений в сетях общего и тягового назначения. Одним из первых было предложение симметрировать тяговую нагрузку с помощью двух однофазных трансформаторов, обмотки которого соединены по схеме Скотта. Симметрирующий трансформатор обеспечивает лучшее симметрирование тяговых токов напряжений при 0,5 п 2 коэффициент несимметрии снижается в 2 раза и более, а при 0,8 п 1,2 в 4 раза и более по сравнению со значениями, соответствующими применяемым в нашей стране трансформаторам тяговых подстанций. Однако необходимо, чтобы при этих трансформаторах не нарушалось электроснабжение районных потребителей и потребителей системы два провода рельс ДПР. Внедрение современных приборов по контролю ПКЭ позволяет проводить периодический контроль качества электрической энергии самой электроснабжающей организацией в различных точках сети, либо путем создания стационарной системы мониторинга ПКЭ в сети. Эта система позволяет выявить потребителей, являющихся виновниками ухудшения качества электрической энергии по несимметрии и несинусоидальносги.