Способ определения технологических потерь электроэнергии на тягу на тяговых подстанциях постоянного тока железнодорожного транспорта



Способ определения технологических потерь электроэнергии на тягу на тяговых подстанциях постоянного тока железнодорожного транспорта

 


Владельцы патента RU 2573098:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)) (RU)

Изобретение относится к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ определения технологических потерь электроэнергии в оборудовании тяговых подстанций заключается в измерении на тяговой подстанции напряжения и тока на уровне напряжения 3,3 кВ. При этом измерения на вводе преобразователей тяговых подстанций и устройствах усиления осуществляют синхронно с измерениями на стороне высокого напряжения преобразовательного трансформатора. Результаты измерений передают на сервер обработки данных через корпоративную сеть передачи данных с тяговых подстанций. Определяют технологические потери электроэнергии на тягу в оборудовании тяговой подстанции как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным автоматизированной системы коммерческого учета, и расходом электроэнергии по данным измерительных систем, установленных на вводах преобразовательных агрегатов и устройств усиления системы тягового электроснабжения. Технический результат заключается в возможности определения технологических потерь электроэнергии на тягу в элементах тяговых подстанций. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам электроснабжения, а именно к системе тягового электроснабжения железнодорожного транспорта постоянного тока, в частности к способу определения технологических потерь электроэнергии на тягу в системе тягового электроснабжения на тяговых подстанциях постоянного тока.

Целью изобретения является определение технологических потерь электроэнергии в оборудовании тяговых подстанций постоянного тока для оценки эффективности его работы.

Электропотребление на тягу поездов на полигоне постоянного тока составляет около 40% от общего электропотребления железнодорожного транспорта Российской Федерации. Оценка технологических потерь в системе тягового электроснабжения железнодорожного транспорта производится для двух составляющих - потерь в тяговой сети и потерь на тяговых подстанциях. Определение технологических потерь в тяговой сети позволяет оценить эффективность режима работы тяговой сети в различных условиях эксплуатации, а технологических потерь на тяговой подстанции (ТП) - оценить эффективность работы оборудования подстанции в различных режимах, в том числе в условиях работы нового оборудования, внедряемого на ТП по проектам усиления системы тягового электроснабжения - вольтодобавочных устройств, регулируемых преобразователей, управляемых реакторов и т.д. Режимы работы данных устройств оказывают влияние на уровень технологических потерь на ТП, а в ряде случаев неэффективная работа устройств может привести к необоснованному росту потерь. Кроме того, к аналогичному результату может привести и некорректная работа указанных устройств.

На сегодняшний день расход электроэнергии на тягу на ТП постоянного тока определяется с помощью автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии, позволяющей определять расход электроэнергии по присоединениям преобразовательных трансформаторов. Определяемый таким способом расход электроэнергии включает в себя технологические потери в оборудовании ТП и тяговой сети. Реализация измерений параметров тяговой нагрузки по вводам преобразовательных агрегатов позволяет выделить технологические потери электроэнергии в оборудовании ТП постоянного тока из общего расхода и оценить эффективность его работы.

Наиболее близким к предложенному решению является способ, предложенный для реализации в «Информационной системе для учета электроэнергии в тяговых сетях» [1], позволяющий определять с высокой степенью точности расход электроэнергии в тяговой сети по данным ТП и электроподвижного состава (ЭПС). Указанный способ не позволяет определять технологические потери электроэнергии на ТП в системе тягового электроснабжения (СТЭ), а именно той части оборудования, которая не входит в тяговую сеть (преобразовательные трансформаторы, преобразователи, пункты повышения напряжения, управляемые реакторы блоков автоматического регулирования напряжения и т.д.).

К недостаткам описанного выше способа относятся:

1) отсутствие возможности учета данных с автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ);

2) отсутствие возможности определения технологических потерь в элементах ТП, входящих в СТЭ.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в возможности определения технологических потерь электроэнергии на тягу в элементах тяговых подстанций постоянного тока, входящих в СТЭ, за анализируемый период по интервалам времени. Данные измерений с тяговых подстанций передаются на сервер для обработки данных через корпоративную сеть передачи данных связи. Аналогичным способом на сервер поступают данные измерительных систем с вводов преобразовательных агрегатов ТП, а также от устройств усиления системы тягового электроснабжения. Технологические потери определяются как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным автоматизированной системы коммерческого учета, и расходом электроэнергии по данным измерительных систем, установленных на вводах преобразовательных агрегатов ТП постоянного тока, а также устройств усиления системы тягового электроснабжения.

Сравнение заявленного способа определения технологических потерь в элементах ТП, входящих в СТЭ, с описанными выше показывает, что измерение технологических потерь на основе данных измерительных систем ТП и данных АСКУЭ ни в области электроснабжения, ни в других областях техники не использовались.

Отличиями от известных способов определения потерь являются:

1) организация измерений параметров сети постоянного тока на уровне напряжения 3,3 кВ для определения расхода электроэнергии на вводах преобразовательных агрегатов ТП;

2) синхронное измерение технологических потерь в элементах ТП, входящих в СТЭ, на основе измерения расхода электроэнергии на тягу по данным АСКУЭ и измерительных систем на вводах преобразовательных агрегатов.

Определение технологических потерь электроэнергии по данному способу осуществляется в следующем порядке.

Расход активной электроэнергии по данным автоматизированной системы коммерческого учета для ввода преобразовательного трансформатора (ПТ) на стороне переменного тока определяется для j-го интервала ΔTj по выражению:

WПТj=PПТj·ΔTj.

Действующее значение активной мощности преобразовательного агрегата:

Действующие значения напряжения и тока за i-й интервал усреднения ΔТ определяются по выражению:

где Ui, Ii, - цифровые отсчеты напряжения и тока;

i - момент отсчета, i: t∈(tj-1; tj);

j - номер интервала усреднения;

N - количество отсчетов на интервале усреднения.

Мощность тяговой нагрузки преобразовательного агрегата (ПА) в общем виде за j-й интервал усреднения определяется по выражению:

Расход энергии для ввода преобразовательного агрегата на стороне постоянного напряжения 3,3 кВ за j-й интервал усреднения определяется по выражению: WПАj=PПАj·ΔTj.

Обратная мощность и энергия по вводу ПВ и ПА тяговых подстанций в случае эксплуатации на тяговых подстанциях выпрямительных агрегатов учитывается аналогично для отрицательного диапазона.

Технологические потери электроэнергии в оборудовании тяговой подстанции на основе синхронных измерений за определенный интервал времени определяются по выражению:

Для случая питания от ТП устройств усиления системы тягового электроснабжения (УУ СТЭ) (например, пункта повышения напряжения, вольтодобавочного устройства и т.д.) технологические потери электроэнергии определяются по выражению:

.

Рассмотрим пример реализации способа определения технологических потерь на примере тяговой подстанции, к которой подключен пункт повышения напряжения (фиг. 1).

На фиг. 1 показана реализация способа определения технологических потерь электроэнергии на тягу в оборудовании тяговых подстанций на примере использования в качестве устройства усиления системы тягового электроснабжения пункта повышения напряжения, подключенного от линии постоянного тока 6,6 кВ подстанции. На тяговой подстанции со стороны переменного тока высшего напряжения преобразовательного трансформатора 2 установлена измерительная система 1 автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии, подключенная к измерительным трансформаторам, позволяющая определять расход электроэнергии на тягу электроподвижным составом. К измерительным шунтам ввода 4 преобразовательного агрегата 3 подключены измерительные системы 5, позволяющие определять параметры тяговой нагрузки на стороне постоянного тока, складывающейся из нагрузки фидеров контактной сети 11. На пункте повышения напряжения 6, подключенном к посту секционирования 8 тяговой сети (контактной сети 9 и рельсовой цепи 10), к измерительным шунтам подключена измерительная система 7, позволяющая определять параметры тяговой нагрузки пункта повышения напряжения. Данные измерений с измерительных системы 1, 5 и 7 по оптоволоконной связи передаются на сервер обработки данных 12. Технологические потери определяются по интервалам измерений.

Библиографический список

1. Пат. на изобретение 2446065 РФ. МПК B60M 3/02. Информационная система для учета электроэнергии в тяговых сетях / В.Т. Черемисин, С.Н. Чижма, Ю.В. Кондратьев, М.М. Никифоров, А.С. Онуфриев (РФ) - №2010143100/11. Заявл. 20.10.2010; опубл. 27.03.2012. Бюл. №9.

Способ определения технологических потерь электроэнергии в оборудовании тяговых подстанций, входящих в систему тягового электроснабжения, заключающийся в измерениях на тяговой подстанции постоянного тока напряжения и тока на уровне напряжения 3,3 кВ, отличающийся тем, что измерения на вводе преобразователей тяговых подстанций и дополнительно к ним устройствах усиления осуществляются синхронно с измерениями на стороне высокого напряжения переменного тока преобразовательного трансформатора, результаты измерений передаются на сервер обработки данных через корпоративную сеть передачи данных с тяговых подстанций, на основе которых определяются технологические потери электроэнергии на тягу в оборудовании тяговой подстанции за анализируемый период времени как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным автоматизированной системы коммерческого учета, и расходом электроэнергии по данным измерительных систем, установленных на вводах преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока, а также устройств усиления системы тягового электроснабжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ определения технологических потерь в тяговой сети заключается в том, что измеряют на участке железной дороги ток, напряжение, ординаты поезда во времени.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для определения статических характеристик нагрузки по напряжению. Способ определения статических характеристик нагрузки по напряжению заключается в том, что в узле нагрузки производят последовательные изменения напряжения, измеряют напряжение и мощность и переводят измеренные значения напряжения и мощности в относительные единицы.

Изобретение относится к области электроснабжения электроподвижного состава железнодорожного транспорта. В способе измеряют информационно-измерительным комплексом на борту электроподвижного состава приращения расхода и рекуперации электрической энергии.

Изобретение относится к способам определения автокорреляционной функции электрического сигнала. Контролируемый интервал временной переменной автокорреляционной функции, включающий автокорреляционную функцию, разбивают на малые элементы разрешения, присваивают элементам разрешения номера от -К до K, где K - число элементов разрешения на положительном и отрицательном участках оси временной переменной, для каждого элемента разрешения формируют весовую функцию wk(ω)=θe-jωkθ, где k - номер элемента разрешения, ω - круговая частота, j - комплексная единица, задают фиксированный набор частот, удобных для измерения на них спектральной плотности мощности, формируют весовую матрицу W из весовых функций на заданном наборе частот, измеряют значения спектральной плотности мощности на этих частотах и объединяют их в вектор измерений s → , составляют уравнение измерений s → = W r → T + n → , где r → = [ ρ ( − K θ ) … ρ ( − θ ) ρ ( 0 ) ρ ( θ ) … ρ ( K θ ) ] T - вектор корреляций, ρ(kθ) - значение автокорреляционной функции анализируемого сигнала на элементе разрешения с номером k, n → - вектор ошибок измерений спектральной плотности, определяют автокорреляционную функцию из уравнения измерений в форме оценки вектора корреляций.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при измерении электрической энергии и мощности переменного тока, а также силы тока и углов сдвига фазы между двумя или большим количеством сигналов.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при измерении электрической энергии. .

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике сбора и обработки данных от счетчиков электрической энергии и мощности, и может быть использовано для передачи накопленных и расчетных данных по коммуникационным каналам в центр сбора информации.

Изобретение относится к области систем обработки информации и электротехники и может быть использовано для замены действительной несинусоидальной кривой тока, содержащей высшие гармоники, эквивалентной синусоидой.

Изобретение относится к области измерительной техники и применяется для учета различного вида коммунальных услуг. .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения активной мощности выделяемой на нагрузке в электрических сетях переменного тока. .

Изобретение относится к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ определения технологических потерь в тяговой сети заключается в том, что измеряют на участке железной дороги ток, напряжение, ординаты поезда во времени.

Изобретение относится к линиям электроснабжения для транспортных средств. Способ регулирования заключается в том, что фильтрокомпенсирующую установку (ФКУ) включают или отключают в зависимости от значения измеряемого фактического коэффициента реактивной мощности t g ϕ факт в часы больших суточных нагрузок электрической сети и отключают ФКУ в часы малых нагрузок при генерируемой реактивной мощности: t g ϕ г .факт = 0 .

Система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ содержит линии электропередач, тяговые подстанции, включающие трехфазные трехобмоточные тяговые трансформаторы с устройством регулирования напряжения под нагрузкой и датчиками контроля температуры трансформаторного масла, конденсаторные установки продольной и поперечной емкостной компенсации, диспетчерский пункт с поездным и энергодиспетчерами, блоком выбора схем питания тяговых нагрузок, датчики контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, датчики контроля температур воздуха окружающей среды и атмосферного давления, датчики контроля влажности воздуха окружающей среды, блок сбора статистических данных, блок анализа схем питания тяговых нагрузок соединен через линии связи с поездным и энергодиспетчерами, блок выбора схем связан с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок и посредством линий связи с энергодиспетчером, датчики контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, датчики контроля температуры воздуха окружающей среды, датчики контроля атмосферного давления, датчики контроля влажности воздуха окружающей среды связаны посредством линий связи с блоком сбора статистических данных, который связан с блоком учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, а блок учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов - с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам промышленного, городского и тягового энергоснабжения, и может быть использовано в трансформаторных подстанциях, в том числе для железнодорожного и городского (трамваи, троллейбусы, эскалаторы) электрифицированного транспорта.

Изобретение относится к устройству энергоснабжения для по меньшей мере одного элемента пути связанного с колеей транспорта, содержащему приемное устройство на стороне участка пути для приема энергии, активно передаваемой посредством электромагнитной индукции передающим устройством связанного с колеей транспортного средства.

Изобретение относится к аппаратуре, обеспечивающей нормальное функционирование контактной сети в условиях пропуска высокоскоростных электроподвижных составов (ЭПС).

Настоящее изобретение относится к обеспечению низковольтной линии питания устройств вдоль линий железной дороги и метро. Причем линия получает энергию от высоковольтной контактной линии постоянного тока, проходящей поверху, вместо специальной электрической линии, установленной для этой цели вдоль путей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе электроснабжения потребителей, расположенных вдоль трасс. .

Изобретение относится к области электроснабжения железных дорог. .

Изобретение относится к области электротехники. Способ заключается в том, что, в узле нагрузки производят последовательные изменения напряжения, измеряют значения мощности и напряжения на нагрузке и осуществляют перевод в относительные единицы. Причем измерение значения мощности и напряжения на нагрузке производят до и после каждого I-го изменения напряжения в узле нагрузки в виде трехфазной активной мощности Р1(i) и Р2(i) и действующего среднефазного значения напряжения U1(i) и U2(i), где i=1, 2 - порядковый номер измерений в паре для I-го изменения напряжения, индекс 1 соответствует измерению до изменения напряжения, а индекс 2 - после изменения напряжения, по которым определяют значения показателей регулирующих эффектов нагрузки KPi для каждой пары измерений. Исключают пары измерений, значения показателей регулирующего эффекта которых не попадают в заданный доверительный интервал. Производят фильтрацию полученных пар измерений U1(i) и U2(i), P1(i) и Р2(i) по значению регулирующего эффекта нагрузки KPi, определяют первое приближение значений базисной мощности для каждой пары измерений при I-м изменении напряжения - для первой пары измерений, - для последующих пар измерений, относительно которых осуществляют перевод в относительные единицы пары измерений U1(i) и U2(i), P1(i) и P2(i) в соответствии с соотношениями после чего определяют коэффициенты а0, a1, a2 аппроксимирующего полинома второй степени P * = a 0 + a 1 ⋅ U * + a 2 ⋅ U * 2 и среднеквадратическое отклонение значений напряжения и мощности в относительных единицах от полученного полинома где N - количество пар измерений, а по определенным ранее значениям коэффициентов a0, a1, a2 вместе со значениями U*1(i) и U*2(i), P*1(i) и P*2(i) уточняют значения базисной мощности для каждой пары измерений в соответствии с соотношением с последующим их переводом в относительные единицы и повторением операций определения коэффициентов а0, а1, а2, среднеквадратического отклонения σ и последующего уточнения значений базисной мощности РБАЗ(i) до тех пор, пока с каждым последующим повторением среднеквадратическое отклонение σ уменьшается или до заданного минимального значения или до начала своего увеличения. Технический результат заключается в повышении точности. 2 ил., 2 табл.
Наверх