Способ определения узлового взаимного сопротивления в тяговой сети железных дорог

Изобретение относится к системе тягового электроснабжения электрических железных дорог переменного тока. Способ заключается в том, что включают установку поперечной емкостной компенсации (КУ) на шины в первом узле, измеряют ее ток 1К, изменение напряжения на шинах ΔU1, изменение вектора тока между первым и вторым узлами ΔIу относительно напряжения в первом узле, рассчитывают комплексное сопротивление тяговой сети Zmc и определяют узловое взаимное сопротивление между первым и вторым узлами в тяговой сети по выражению: Z21=(ΔU1+ZmcΔIу)/Iк. Технический результат заключается в повышении точности определения узлового взаимного сопротивления между узлами. 1 ил.

 

Изобретение относится к системе тягового электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, а именно к расчетам и оптимизации режима системы тягового электроснабжения.

Сложные электрические сети рассчитывают матричными методами с использованием, в частности, узловых собственных и взаимных сопротивлений сети. Из [1] известно «…узловое сопротивление представляет собой комплексный коэффициент пропорциональности между напряжением в узле и одним из задающих токов при отсутствии в схеме других задающих токов и равенстве нулю всех эдс».

Например, для двухузловой схемы узловое взаимное сопротивление равно

где U2 - напряжение в узле 2 при задающем токе I1 в узле 1.

Узловые матрицы сопротивлений используются в расчетах и оптимизации режима систем тягового электроснабжения [2, 3].

Определение узлового сопротивления из [1, стр.236 - прототип] позволяет найти узловое взаимное сопротивление следующим способом: включить нагрузку в узле 2, замерить напряжение в узле 1 и выполнить расчет по выражению (1).

Недостатки этого способа

1. Не всегда возможно отключить и включить нагрузку для измерений.

2. Рассматриваемые узлы могут находиться друг от друга на большом расстоянии, в сотни и более километрах, поэтому может быть затруднительна синхронизация измерений.

3. При малых значениях Z21 точность измерений резко падает.

Процесс определения узлового сопротивления более эффективен при наличии установки поперечной емкостной компенсации (КУ) в узлах тяговой сети железных дорог [4]. КУ использовалась раньше при определении узлового собственного сопротивления [5], однако здесь рассматривается определение узлового взаимного сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности определения взаимного сопротивления для условий тяговых сетей переменного тока.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения узлового взаимного сопротивления в тяговой сети железных дорог с установкой поперечной емкостной компенсации, основанному на измерении тока и напряжения в узлах тяговой сети, включают установку поперечной емкостной компенсации (КУ) на шины в первом узле, измеряют ее ток Iк, изменение напряжения на шинах ΔU1 1-го узла, изменение вектора тока между первым и вторым узлами ΔIy относительно напряжения в первом узле, рассчитывают комплексное сопротивление тяговой сети Zmc и определяют узловое взаимное сопротивление между первым и вторым узлами в тяговой сети по выражению:

Таким образом, предлагаемый способ позволяет следующее.

1. Вместо операций с включением-отключением нагрузки выполнять переключения установки поперечной емкостной компенсации, что достаточно просто и безболезненно в условиях эксплуатации.

2. Расчет выполнить с использованием данных измерений изменения токов и напряжений при включении КУ.

3. Все измерения производить на одной подстанции (в 1-ом узле).

4. Измерения напряжения в удаленном 2-м узле заменить измерением тока между узлами и последующим расчетом, что повышает точность определения Z21.

Все указанное приводит к повышению точности расчета.

И еще очень важное преимущество рассмотренного способа определения Z21.

В существующих нормативных документах по расчету системы тягового электроснабжения(СТЭ) система внешнего электроснабжения (СВЭ) в лучшем случае представлена узловыми собственными сопротивлениями, которые передаются от энергоснабжающих организаций в максимальном и минимальном режимах питающих сетей 110(220) кВ. В реальных режимах узловые сопротивления отличаются от указанных, о чем свидетельствуют измерения, проведенные на тяговых подстанциях Горьковской ж.д.

Поэтому рассматриваемый способ, во-первых, определяет реальные значения узловых сопротивлений при совместном рассмотрении систем СВЭ и СТЭ, и во-вторых, определяет узловые взаимные сопротивления.

По-существу, предлагаемый способ является основой оценивания и идентификации режима системы тягового электроснабжения [6]. С его помощью система тягового электроснабжения совместно с СВЭ заменяется математической моделью с квадратной матрицей узловых сопротивлений.

На чертеже представлена схема системы тягового электроснабжения 25 кВ, поясняющая предлагаемый способ.

Система внешнего электроснабжения представлена двумя источниками питания E1 и Е2, сопротивлениями линий Z1, Z2, Z3. Тяговая сеть с сопротивлением Zmc подключена между двумя узлами 1 и 2, которые подключены соответственно к тяговым трансформаторам с сопротивлениями Zm1 и Zm2. В узле 1 включена КУ.

Алгоритм определения Z21

1. При отключенной КУ измеряем напряжение U1(o) и Iy(о).

2. Включаем КУ, измеряем Iк.

3. При включенной КУ повторно измеряем U1(в) и Iу(в).

4. Рассчитываем ΔU1=U1(в)-U1(o) и

ΔIy=Iу(в)-Iy(о).

5. Рассчитываем Z21 по выражению (2).

Так как при включении КУ практически изменяется продольная составляющая напряжения U1(o), то геометрическую разность (U1(в)-U1(o)) можно заменить на арифметическую и считать, что вектора ΔU1 и U1(в) находятся в фазе. Вектор ΔIy ориентируем относительно U1(в).

Покажем, что указанная формула (2) расчета Z12 повышает точность определения узлового взаимного сопротивления.

В (1) заменим I1 на Iк, a U2 выразим

U2=ΔU1+Zmc ΔIy,

где ΔU1 - изменение напряжения в первом узле,

ΔIy - изменение вектора тока между узлами 1 и 2, измерения проводятся в 1-м узле,

Zmc - комплексное сопротивление тяговой сети между 1-м и 2 м узлами.

С учетом указанного получим выражение (2).

При малых Z12 изменение напряжения во 2-м узле будет малым. С учетом погрешности приборов погрешность разности измеренных напряжений, то-есть изменения напряжений (при отключенном и затем включенном КУ), может быть недопустимой (например, расчет изменения измеренных напряжений с 27 кВ до 27,2 кВ, то есть 0,2 кВ, может дать погрешность 50% и более).

В то же время точность определения изменения тока ΔIу значительно выше. Что касается сопротивления тяговой сети, то в настоящее время существуют выверенные способы его определения [7].

Так как нагрузочные узлы в тяговой сети постоянно перемещаются вслед за токоприемником электроподвижного состава (ЭПС), то формула (2) позволяет после проведенной по вышеуказанному алгоритму процедуры измерений ΔU1, ΔI и Iк (достаточно провести измерения один раз) определять аналитически взаимные сопротивления между 1-м узлом и любым узлом тяговой сети между узлами 1 и 2. Для этого необходимо задавать значение Zmc для требуемого узла в тяговой сети.

Обычно число нагрузочных узлов в тяговой сети ограничивают числом перегонов.

При Zmc=0 определяется узловое собственное сопротивление узла 1.

Примеры расчета режима тяговых сетей с использованием матриц узловых сопротивлений приведены в [8].

Используемые источники

1. Веников В.А., Глазунов А.А., Жуков Л.А., Солдаткина Л.А. Электрические системы, т.2. Электрические сети. Под ред. В.А.Веникова. М.: Высш. школа, 1971. 440 с.

2. Герман Л.А Матричные методы расчета системы тягового электроснабжения. Конспект лекций, ч.1. М.: РГОТУПС, 1998, 36 с.

3. Герман Л.А. Матричные методы расчета системы тягового электроснабжения. Конспект лекций. ч.2. М.: РГОТУПС, 2000, 42 с.

4. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983, 136 с.

5. Заявка на изобретение № 2008111317 «Способ регулирования напряжения тяговой подстанции переменного тока (авторы Герман Л.А. и др.)». Положительное решение от 22.01.2009 г.

6. Гусейнов Ф.Г., Рахманов Н.Р. Оценка параметров и характеристик энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1988, 153 с.

7. Фигурнов Е.П. Релейная защита. М.: Желдориздат., 2002. 720 с.

8. Герман Л.А., Горшкова Л.А. Матричные методы расчета системы тягового электроснабжения (расчет типовых задач). Учебное пособие. М.: РГОТУПС, 2004, 28 с.

Способ определения узлового взаимного сопротивления в тяговой сети железных дорог с установкой поперечной емкостной компенсации, основанный на измерении тока и напряжения рассматриваемых двух узлов, отличающийся тем, что включают установку поперечной емкостной компенсации (КУ) на шины в первом узле, измеряют ее ток Iк, изменение напряжения на шинах ΔU1, изменение вектора тока между первым и вторым узлами ΔIу относительно напряжения в первом узле, рассчитывают комплексное сопротивления тяговой сети Zmc и определяют узловое взаимное сопротивление между первым и вторым узлами в тяговой сети по выражению:
Z21=(ΔU1+Zmc ΔIу)/Iк



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам электроснабжения железных дорог, электрифицированных на однофазном переменном токе напряжением 27,5 кВ частотой 50 Гц, и может быть использовано на тяговых подстанциях для симметрирования и повышения коэффициента мощности электротяговой нагрузки.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулированию напряжения, и может найти применение в устройствах для автоматического регулирования напряжения в контактной сети на электрифицированном железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к средствам электрификации железных дорог, содержащих высоковольтные линии с изолированной нейтралью, работающие в условиях воздействия сильного электромагнитного поля контактной сети переменного тока.

Изобретение относится к системе тягового электроснабжения электрифицированного транспорта, содержащей тяговые подстанции постоянного тока, и может быть использовано на железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к системе электроснабжения электрических железных дорог, а именно, к устройствам автоматизации постов секционирования контактной сети переменного тока с установками поперечной емкостной компенсации (КУ).

Изобретение относится к способам перевода участков железных дорог, электрифицированных на постоянном токе 3,3 кВ, на переменный ток 27,5 кВ и может быть использовано при переводе всех существующих участков ж.д.

Изобретение относится к области электрифицированных железных дорог и может быть использовано для снижения влияния тяговой сети на смежные линии связи. .

Изобретение относится к области электрифицированных железных дорог и направлено на снижение влияния электротяговых сетей на смежные коммуникации связи. .

Изобретение относится к системам тягового электроснабжения железных дорог

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования напряжения в контактной сети на электрифицированном железнодорожном транспорте

Изобретение относится к области электроснабжения электрифицированных железных дорог и может быть использовано как на однофазном переменном, так и на постоянном токе

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта и направлено на повышение эффективности системы электроснабжения

Изобретение относится к области электроснабжения электрифицированных железных дорог и может быть использовано в системе однофазного переменного тока напряжением 27,5 кВ, частотой 50 Гц

Изобретение относится к электрифицированному железнодорожному транспорту и направлено на усовершенствование линии энергоснабжения контактной сети

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта и направлено на совершенствование системы учета электроэнергии в тяговых сетях

Изобретение относится к области железных дорог, электрифицированных на переменном токе, и направлено на обеспечение нормального функционирования высоковольтных линий с изолированной нейтралью в условиях интенсивного воздействия электромагнитного поля контактной сети железной дороги

Изобретение относится к области электрифицированных железных дорог
Наверх