Способ определения потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии



Способ определения потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии
Способ определения потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии
Способ определения потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии

 


Владельцы патента RU 2591559:

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

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для учета потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках. Способ включает сравнение фактического значения расхода электрической энергии при неграфиковой остановке, зафиксированного с помощью бортового информационно-измерительного комплекса на электроподвижном составе, позволяющего осуществлять запись расхода электроэнергии, координат местоположения и скорости с заданным интервалом времени, с базовым значением расхода электроэнергии для этого же участка. Причем значение базового расхода определяется как среднее арифметическое значение расходов электроэнергии из выборки поездок с аналогичными параметрами для поездов, проследовавших данный участок без остановок за предшествующий период времени. Отнесение остановки поезда к неграфиковой осуществляется на основании сравнения фактического графика движения с нормативным из системы ГИД-Урал. Достигается повышение точности определения потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к электроподвижному составу железнодорожного транспорта, а именно к системам учета электрической энергии, в частности к способу определения потерь электроэнергии электроподвижным составом, вызванных неграфиковыми остановками.

Целью изобретения является повышение точности определения потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках.

Под неграфиковой остановкой понимается остановка поезда в пути следования, непредусмотренная нормативным графиком движения поездов на данном участке. Ежегодно количество неграфиковых остановок на сети железных дорог, вызванных различными причинами, исчисляется сотнями тысяч. Каждая неграфиковая остановка является причиной возникновения дополнительного расхода (потерь) электроэнергии, связанных с восстановлением кинетической энергии поезда, потерянной в процессе торможения, простоя с поднятым токоприемником, трогания с места и разгона. Определение потерь электроэнергии необходимо не только для исчисления ущерба, вызванного неграфиковой остановкой, но и для корректировки нормы расхода электрической энергии, отведенной на поездку локомотивной бригаде по факту ее завершения с учетом неграфиковой остановки.

В настоящее время на сети железных дорог потери электрической энергии, связанные с восстановлением кинетической энергии поезда определяются в удельном выражении в соответствии с инструкцией, изложенной в [1]. Согласно данной инструкции удельные потери электроэнергии в результате неграфиковой остановки определяются на основании табличных значений удельных затрат электроэнергии на торможение, трогание и разгон и служебные нужды при стоянке с поездом, полученных эмпирическим способом, выбираемых для соответствующего типа электроподвижного состава, его серии, скорости и веса поезда, времени простоя с поездом.

Недостатком данного способа является невозможность учета влияния профиля пути, длины и параметров состава и ряда других факторов на конечный результат. Также способ не позволяет оценить величину абсолютного значения потерь электроэнергии на неграфиковую остановку. Ко всему прочему при вводе в эксплуатацию новых серий электровозов требуется проведение дополнительных исследований для определения соответствующих удельных значений расхода электроэнергии.

Известен способ [2], использующий другой принцип контроля потребления электроэнергии средствами транспорта и, в частности, электроподвижным составом. В его основе лежит компьютеризованный подход к учету электроэнергии. Суть способа заключается в том, что от устройства измерения электрической энергии на транспортном средстве с неким временным интервалом принимаются и заносятся в память запоминающего устройства данные, которые указывают текущие значения потребления энергии средством транспорта. Затем из измеренных данных определяется потребление энергии на отдельном участке пути. При этом определение положения транспорта осуществляется посредством системы GPS, Galileo, пассажирской информационной системы, посредством ручного ввода водителем или по ориентирам. Затем из банка данных извлекаются сравнительные данные, которые указывают потребление энергии средством транспорта на предшествующих поездках на этом участке пути. Результат сравнения в зависимости от знака характеризует либо уровень экономии электрической энергии по поездке, либо ее потери в сравнении с предыдущими поездками. Данный способ применяется для оценки эффективности вождения транспортного средства на участке различными водителями (машинистами), однако не может быть использован для определения затрат энергии на неграфиковую остановку, так как границы участков, охватывающих торможение, простой поезда, его трогание и разгон, не являются фиксированными и заранее неизвестны.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:

- повышение точности определения потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках за счет использования данных о фактическом значении потребления электроэнергии электроподвижным составом в процессе торможения, простоя и разгона до установленной скорости;

- реализация возможности определения не только удельных, но и абсолютных значений потерь электроэнергии;

- устранение необходимости проведения дополнительных исследований для определения эмпирических значений удельного расхода электроэнергии на торможение, простой, трогание и разгон поезда для новых серий электроподвижного состава, вводимых в эксплуатацию.

Отличиями от способа [1] являются:

- получение фактических значений потребления электроэнергии электроподвижным составом в процессе торможения, простоя и разгона до установленной скорости по данным бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии, оснащенных средствами глобального спутникового позиционирования;

- получение абсолютных значений потерь электрической энергии при неграфиковой остановке путем сравнения результатов отдельной поездки с результатами статистической обработки данных массива поездок для поездов с аналогичными параметрами, проследовавших данный участок без остановок.

Отличием от способа [2] является возможность определения временных и пространственных границ начала и окончания торможения, простоя, трогания и разгона при неграфиковой остановке путем сопоставления фактической скорости движения поезда с базовой, определяемой по результатам статистической обработки данных массива поездок для поездов с аналогичными параметрами, проследовавших данный участок без остановок. Это позволяет выделять долю расхода электроэнергии электроподвижным составом, затраченной непосредственно в процессе торможения, простоя, трогания и разгона.

В предлагаемом способе для определения потерь электрической энергии при неграфиковой остановке используются данные бортовых информационно-измерительных комплексов, позволяющих вести запись результатов измерения электрической энергии с заданным интервалом времени и оснащенных системами глобального спутникового позиционирования или иными средствами определения местоположения электроподвижного состава. По результатам каждой поездки получают массив данных, в котором каждому моменту времени t, зафиксированному с интервалом Δt, соответствуют измеренные значения фактического расхода электроэнергии с учетом рекуперации Wф, фактической скорости Vф и координат местоположения. База данных результатов всех поездок хранится на специальном сервере.

Алгоритм обработки данных поездки с целью выявления неграфиковых остановок и расчета вызванных ими потерь электроэнергии приведен на фиг. 1. Тело алгоритма условно можно разбить на семь функциональных блоков.

В блоке 1 выполняется ввод интервала измерений Δt и задаются время начала поездки (t0) и начальные значения фактического расхода (Wф0) и скорости движения (Vф0).

В блоке 2 определяется момент остановки поезда, признаком которой является нулевое значение скорости движения. Фактическая скорость анализируется в каждый i-й момент времени, при этом момент принятия ею нулевого значения считается моментом остановки. Далее определяется характер остановки относительно нормативного графика движения поездов. Источником информации о нормативном графике движения является система ГИД-Урал. В случае если зафиксированная остановка предусмотрена нормативным графиком движения, продолжается дальнейший анализ скорости. Если остановка не предусмотрена нормативным графиком движения, то она признается неграфиковой, а значения фактического расхода (Wф2) и фактической скорости (Vф2) присваиваются моменту времени остановки t2 (точка 2 на фиг. 2).

В блоке 3 осуществляется вычисление базовых значений расхода электроэнергии и скорости для данного участка и, в частности, для точки пути, соответствующей моменту неграфиковой остановки исследуемого подвижного состава. Для этого из базы данных формируется выборка поездок с аналогичными параметрами за предшествующий период времени для поездов, проследовавших данный участок без остановок. Для каждой i-й точки пути данного участка определяются средние (базовые) значения расхода электроэнергии и скорости (на фиг. 2 кривые Wб и Vб):

где Wij, Vij - значения расхода электроэнергии и скорости в i-й точке пути для j-й поездки;

n - количество j-x поездок.

Определяются и фиксируются базовые значения расхода (Wб2) и скорости (Vб2), соответствующие точке пути, в которой находился электроподвижной состав в момент неграфиковой остановки в ходе исследуемой поездки (точка 2 на фиг. 2).

В блоке 4 определяется момент начала торможения поезда при неграфиковой остановке. Для этого выполняется сравнение фактической и базовой скоростей в каждой i-й точке, предшествующей неграфиковой остановке. Точка, в которой выполняется равенство фактической (Vфi) и базовой (Vбi) скоростей принимается за начало торможения при неграфиковой остановке (точка 1 на фиг. 2). Фиксируется момент начала торможения t1 и соответствующие ему фактические и базовые значения расхода и фактической скорости (Wф1, Wб1, Vф1, Vб1).

В блоке 5 определяется момент начала движения после неграфиковой остановки, признаком которого является изменение значения фактической скорости движения на ненулевое. Для этого осуществляется возврат к моменту остановки t2. В каждый последующий i-й момент времени проверяется выполнение равенства Vфi=0. Момент, когда равенство становится неверным, считается временем трогания поезда (точка 3 на фиг. 2), а фактические и базовые значения расхода и фактической скорости (Wф3, Wб3, Vф3, Vб3), соответствующие этому моменту и точке пути, фиксируются.

В блоке 6 определяется момент окончания разгона поезда после неграфиковой остановки. Для этого выполняется сравнение фактической и базовой скоростей в каждой последующей i-й точке пути. Точка, в которой выполняется неравенство Vфi≥Vбi принимается за окончание разгона поезда после неграфиковой остановки (точка 4 на фиг. 2). Фиксируется момент окончания разгона t4 и соответствующие ему фактические и базовые значения расхода и фактической скорости (Wф4, Wб4, Vф4, Vб4).

В блоке 7 осуществляется вычисление абсолютного значения потерь электрической энергии на неграфиковую остановку по формуле:

По аналогичной формуле могут быть вычислены значения разницы между фактическим и базовым расходом электроэнергии для отдельных зон: торможения, простоя, трогания и разгона.

Удельные потери электрической энергии при неграфиковой остановке определяются по формуле:

где Р - вес поезда;

s14 - расстояние между точками 1 и 4 (фиг. 2).

Изобретение направлено на повышение точности определения потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках, расширение возможностей известного способа за счет реализации технологии определения абсолютного значения потерь электроэнергии, снижение трудоемкости за счет устранения необходимости проведения дополнительных исследований по определению эмпирических значений удельного расхода электроэнергии на торможение, простой, трогание и разгон поезда для новых серий электроподвижного состава, вводимых в эксплуатацию, и предназначено для определения ущерба, вызванного неграфиковой остановкой, а также для корректировки нормы расхода электрической энергии, отведенной на поездку локомотивной бригаде по факту ее завершения с учетом неграфиковой остановки.

Библиографический список

1. Инструкция по техническому нормированию расхода электрической энергии и топлива тепловозами на тягу поездов, № ЦТ/2564 от 20 мая 1967 г.

2. Пат. на изобретение 2534598 РФ, МПК B60L 3/12. Компьютеризованный контроль потребления энергии средства транспорта / Штефан Хааф, Мартин Кесснер (DE) - №2011154039/11; Заявлено 14.05.2010; Опубл. 27.11.2014. Бюл. №33.

1. Способ определения потерь электроэнергии электроподвижным составом при неграфиковых остановках с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии, заключающийся в сравнении фактического значения расхода электрической энергии при неграфиковой остановке, зафиксированного с помощью бортового информационно-измерительного комплекса на электроподвижном составе, позволяющего осуществлять запись расхода электроэнергии, координат местоположения и скорости с заданным интервалом времени, с базовым значением расхода электроэнергии для этого же участка, определяемым как среднее арифметическое значение расходов электроэнергии из выборки поездок с аналогичными параметрами для поездов, проследовавших данный участок без остановок за предшествующий период времени; отнесение остановки поезда к неграфиковой осуществляется на основании сравнения фактического графика движения с нормативным из системы ГИД-Урал.

2. Способ по п. 1, отличающийся порядком определения временных и пространственных границ неграфиковой остановки, при котором за точку начала торможения при неграфиковой остановке принимается ближайшая точка пересечения фактической и базовой скорости, определяемой аналогично базовому расходу электроэнергии, предшествующая моменту остановки поезда, а за точку окончания разгона после неграфиковой остановки - ближайшая точка пересечения фактической и базовой скоростей после начала разгона поезда.

3. Способ по п. 1, отличающийся возможностью определения фактического абсолютного значения потерь электрической энергии при неграфиковой остановке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, для учета потерь электроэнергии электроподвижным составом при нагоне графикового времени.

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

Изобретение относится к объединяющему блоку для автоматизации подстанции. Техническим результатом является повышение оперативной гибкости и снижение сложности высокоуровневых архитектур системы автоматизации подстанции, а также улучшение мониторинга качества энергии и устойчивости электрораспределительной сети.

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.

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.

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 электротехнике и предназначено для диагностики состояния изоляции силового электрического оборудования, в частности электроподвижного состава железных дорог.

Изобретение относится к устройству электропитания ТС. Устройство электропитания транспортного средства содержит батарею; терминал внешнего вывода для снабжения внешнего устройства электропитанием, выводимым из батареи.

Группа изобретений относится к схемам защиты электрических приборов. Устройство защиты (5) выполнено с возможностью управлять электрическим прибором (3).

Изобретение относится к электрооборудованию транспортного средства и может быть использовано для определения количества перегревов и времени перегрева двигателя транспортного средства.

Изобретение относится к монтажу электрических силовых установок, в частности к конструктивному сопряжению электрических двигателей с электрическими элементами.

Изобретение относится к приему и передаче электрической мощности на транспортное средство. Устройство приема электрической мощности для транспортного средства содержит модуль приема электрической мощности, принимающий электрическую мощность из устройства передачи электрической мощности бесконтактным способом; узел связи, который передает информацию относительно позиции или размеров модуля приема электрической мощности в устройство передачи электрической мощности.

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 бесконтактному зарядному устройству. Бесконтактное зарядное устройство содержит устройство приема мощности, содержащее катушку; аккумулятор; модуль определения состояния заряда аккумулятора; модуль задания допустимого диапазона для процесса заряда; модуль управления зарядом для управления мощностью процесса заряда для аккумулятора и дисплей для отображения допустимого диапазона для процесса заряда.

Изобретение относится к устройствам диагностирования и контроля, а именно к диагностированию аккумулятора транспортного средства. Устройство диагностики аккумулятора транспортного средства, которое диагностирует статистику состояния использования аккумуляторной батареи, и, которое представляет меру подавления ухудшения характеристик аккумулятора.

Изобретение относится к работе гибридного транспортного средства. В способе управления работой гибридного транспортного средства при неисправности энергетической системы высокое напряжение преобразуют в низкое напряжение для питания по меньшей мере одного блока управления гибридного транспортного средства.
Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Система управления транспортного средства содержит аккумуляторную батарею, обогреватель аккумуляторной батареи и вспомогательную систему кондиционирования воздуха, блок связи и блок управления. Аккумуляторная батарея выполнена с возможностью заряжаться от внешнего источника энергии. Обогреватель и система кондиционирования выполнены с возможностью работать от электричества, подаваемого от внешнего источника или аккумулятора. Блок связи выполнен с возможностью передавать информацию о транспортном средстве. Блок управления выполнен с возможностью инструктировать блок связи передавать информацию пользователю транспортного средства, когда обогреватель или система кондиционирования воздуха начинают работу, используя электричество аккумулятора, когда внешний источник энергии недоступен. При этом блок связи передает информацию об уменьшении оставшегося уровня заряда аккумулятора, чтобы уведомить, что заряд аккумулятора уменьшается. Технический результат заключается в возможности предотвращать снижение оставшегося уровня заряда аккумуляторной батареи в транспортном средстве. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх