Способ регулирования напряжения тяговой сети переменного тока

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности регулирования мощности установки поперечной емкостной компенсации (КУ), и, следовательно, повышение надежности и экономичности электроснабжения тяговой сети. Согласно способу параллельно установкам поперечной емкостной компенсации (КУ) включены тиристорно-реакторные группы, формирующие совместно с КУ статические тиристорные компенсаторы (СТК) измерительными трансформаторами напряжения со вторичными обмотками, измеряющими напряжение на СТК, причем все СТК поддерживают на выходе одинаковое напряжение Ucm, а в тяговой сети введены телемеханизированные пункты параллельного соединения контактной сети (ППС), расположенные между подстанциями и постом секционирования с измерительными трансформаторами напряжения с вторичными обмотками, измеряющими напряжение у ППС, и информационно-управляющий блок (ИУБ). По измеренным напряжениям блок ИУБ дает команду на все СТК на повышение (понижение) напряжения. 1 ил.

 

Изобретение относится к электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности к системе автоматизации регулирования напряжения в тяговой сети.

Известна распределенная система компенсации реактивной мощности в тяговой сети переменного тока [1, рис. 2.11], причем установки компенсации реактивной мощности (КУ) установлены на тяговых подстанциях и на посту секционирования. Путем включения-отключения секций или всей КУ выполняют регулирование напряжения в тяговой сети [2]. Указанный рисунок в [1] принимаем за прототип по рассматриваемому способу регулирования напряжения.

Таким образом, рассматривается способ регулирования напряжения тяговой сети переменного тока двухпутного участка с телемеханизированным постом секционирования и двусторонним питанием от телемеханизированных тяговых подстанций, содержащий распределенную систему установок поперечной емкостной компенсации, размещенных на тяговых подстанциях и на посту секционирования, путем регулирования мощности системы установок поперечной емкостной компенсации включением-отключением ступеней секций КУ.

Для поддержания заданного режима напряжения включают-отключают секции КУ на тяговых подстанциях и посту секционирования.

Недостатки рассматриваемого способа регулирования напряжения следующие:

1) Напряжения на смежных подстанциях регулируются независимо друг от друга, а это приводит к неодинаковым значениям напряжения на смежных подстанциях, питающих рассматриваемую межподстанционную зону, и, как следствие, к повышенным значениям уравнительного тока и потерь мощности от них.

2) Контролируются напряжения только в точках подключения КУ, то есть у тяговой подстанции и у поста секционирования, однако на участках, где могут быть наибольшие потери напряжения, а именно - между подстанциями и постом секционирования, напряжение не контролируется.

3) С целью не превышения ресурса коммутационных аппаратов секций КУ переключения секций производят с задержкой в 3-8 мин, чтобы не реагировать на кратковременные изменения напряжения в тяговой сети. В этом проявляется недостаток указанного способа регулирования, определяемый тем, что в течение 3-8 мин и более напряжение в тяговой сети не соответствует заданному режиму.

Цель изобретения - повышение эффективности регулирования напряжения для поддержания заданного режима напряжения и снижения потерь мощности в системе тягового электроснабжения

Для реализации цели изобретения параллельно установкам поперечной емкостной компенсации (КУ) включены тиристорно-реакторные группы, формирующие совместно с КУ статические тиристорные компенсаторы (СТК) [3], рис. 1, с измерительными трансформаторами напряжения со вторичными обмотками, измеряющими напряжение на СТК UTH1, UTH3, UTH5, причем все СТК поддерживают на выходе одинаковое напряжение Ucm, а в тяговой сети введены телемеханизированные пункты параллельного соединения контактной сети (ППС), расположенные между подстанциями и постом секционирования с измерительными трансформаторами напряжения со вторичными обмотками, измеряющими напряжение у ППС UTH2 и UTH4, и информационно-управляющий блок (ИУБ), подключенный по системе телемеханики ко вторичным обмоткам измерительных трансформаторов напряжения, который рассчитывает среднее напряжение в контактной сети по формуле

где UTH1, UTH2, UTH3, UTH4, UTH5 - напряжения в тяговой сети по измерениям трансформаторов напряжения тяговых подстанций, поста секционирования и пунктов параллельного соединения,

и если UTH2 и (или) UTH4≤Uмин (принимается Uмин=22-22,5 кВ), то дается команда на повышение выходного напряжения СТК на 1-2 кВ,

а если UTH1 и (или) UTH5≥Uмакс (принимается Uмакс=28-28,5 кВ), то дается команда на понижение выходного напряжения СТК на 1-1,5 кВ,

и если UTH2 и UTH4≥Uмин и UTH1 и UTH3 и UTH5≤Uмакс, то по данным измерений UTH1, UTH2, UTH3, UTH4, UTH5 рассчитывается среднее напряжение в тяговой сети Ucp и, если

Ucp>Uo,

где Uo – напряжение, близкое к номинальному напряжению ЭПС, принимаемое равным Uo=26 кВ, то дается команда на понижение выходного напряжения СТК на (Ucp--Uo), а при

Ucp<Uo

дается команда на повышение выходного напряжения СТК на (Uo-Ucp).

Таким образом, реализация цели изобретения основана на трех принципах регулирования напряжения:

- введение напряжения тяговой сети в допустимую область: по нормативным документам [4] допустимые предельные значения 21-29 кВ, для скоростного движения 24-29 кВ;

- после выполнения вышеуказанного принципа выполняется второй принцип: регулируются напряжения на всех СТК так, чтобы напряжение на токоприемниках было близко к номинальному напряжению ЭПС;

- на всех СТК поддерживается одинаковое напряжение с целью минимизации уравнительного тока.

Рассмотрим предлагаемый способ регулирования напряжения на примере межподстанционной зоны тяговой сети, рис. 1, где приняты следующие обозначения:

1, 2 - тяговые подстанции;

3 - пост секционирования контактной сети;

4, 5, 6 - статические тиристорные компенсаторы (СТК);

7, 8, 9 - установки поперечной емкостной компенсации;

10, 11, 12 - реакторы, управляемые тиристорами;

13, 14 - пункты параллельного соединения;

15, 16, 17, 18, 19 - трансформаторы напряжения 27,5 кВ;

20 - информационно-управляющий блок (ИУБ).

Межподстанционная зона тяговой сети питается от тяговых подстанций ТП1 - 1 и ТП2 - 2, в середине зоны расположен пост секционирования 3. На подстанциях и на посту секционирования включены статические тиристорные компенсаторы (СТК) - 4, 5, 6, содержащие установки поперечной емкостной компенсации (КУ) 7, 8, 9 и управляемые тиристорами реакторы - 10, 11, 12. На тяговых подстанциях, посту секционирования ПС и на пунктах параллельного соединения ППС включены трансформаторы напряжения ТН-27,5 кВ - 15, 16, 17, 18, 19. Для управления напряжением предусмотрен информационно-управляющий блок ИУБ - 20, в котором сосредотачиваются данные напряжения со всех трансформаторов напряжения 15, 16, 17, 18, 19 по системе телемеханики и выдаются команды на управление СТК 4, 5, 6 по вышеуказанному алгоритму.

Итак, в соответствии с изобретением и указанными принципами регулирования напряжения решаются следующие задачи.

Во-первых, на подстанциях 1 и 2 поддерживается одинаковое напряжение, что обеспечивает снижение уравнительных токов до минимума и снижение потерь мощности от них.

Во-вторых, вводится напряжение в допустимую область.

В третьих, в связи с контролем среднего напряжения на межподстанционной зоне управление СТК выполняется так, чтобы приблизить напряжение на токоприемниках к номинальному значению. Указанное будет способствовать режиму работы ЭПС, близкому к номинальному, а это приведет к повышению КПД и коэффициенту мощности ЭПС.

Регулирование напряжения по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.

Если по измерениям напряжения на ППС1 (13) UTH2 (16) и (или) на ППС2 (14) UTH4 (18)≤22-22,5 кВ, то дается команда от ИУБ (20) на повышение выходного напряжения СТК1 (4), СТК2(5) и СТК3(6) на 1-2 кВ, а если на ТП1 (1) напряжения UTH1 и (или) на ТП2 (2) напряжения UTH5≥28-28,5 кВ, а также на ПС (3) напряжение UTH3≥28-28,5 кВ, то дается команда на понижение выходного напряжения СТК1 (4), СТК2(5) и СТК3(6) на 1-1,5 кВ.

Если же по измерениям напряжения UTH2 и UTH4≥22-22,5 кВ и UTH1, UTH3, UTH5≤28-28,5 кВ, то по данным измерений на всех трансформаторах напряжения UTH1, UTH2, UTH3, UTH4, UTH5 рассчитывается среднее напряжение в тяговой сети Ucp по формуле (1) и, если

Ucp>Uo,

где Uo – напряжение близкое к номинальному напряжению ЭПС, принимаемое равным 26 кВ, то дается команда на понижение выходного напряжения СТК1 (4), СТК2 (5), СТК3 (6) на (Ucp--Uo), а при

Ucp<Uo

дается команда на повышение выходного напряжения СТК1 (4), СТК2 (5), СТК3 (6) на (Uo-Ucp).

Литература

1. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог. М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2015. - 316 с.

2. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1983. - 183 с.

3. Статические компенсаторы реактивной мощности для электрических сетей: Сборник статей / под ред. В.И. Кочкина. - М.: ЭЛЕКС-КМ, 2010. - 296 с.

4. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. ЦЭ-426. М.: МПС РФ, 1997. - 77 с.

Способ регулирования напряжения тяговой сети переменного тока двухпутного участка с телемеханизированным постом секционирования и двусторонним питанием от телемеханизированных тяговых подстанций, содержащий распределенную систему установок поперечной емкостной компенсации, размещенных на тяговых подстанциях и на посту секционирования, путем регулирования мощности системы установок поперечной емкостной компенсации включением-отключением ступеней секций КУ,

отличающийся тем, что параллельно установкам поперечной емкостной компенсации (КУ) включены тиристорно-реакторные группы, формирующие совместно с КУ статические тиристорные компенсаторы (СТК), с измерительными трансформаторами напряжения со вторичными обмотками, измеряющими напряжение на СТК UTH1, UTH3, UTH5, причем все СТК поддерживают на выходе одинаковое напряжение Ucm, а в тяговой сети введены телемеханизированные пункты параллельного соединения контактной сети (ППС), расположенные между подстанциями и постом секционирования с измерительными трансформаторами напряжения со вторичными обмотками, измеряющими напряжение у ППС UTH2 и UTH4, и информационно-управляющий блок (ИУБ), подключенный по системе телемеханики ко вторичным обмоткам измерительных трансформаторов напряжения, который рассчитывает среднее напряжение в контактной сети по формуле

где UTH1, UTH2, UTH3, UTH4, UTH5 - напряжения в тяговой сети по измерениям трансформаторов напряжения тяговых подстанций, поста секционирования и пунктов параллельного соединения,

и если UTH2 и (или) UTH4≤Uмин (принимается Uмин=22-22,5 кВ), то дается команда на повышение выходного напряжения СТК на 1-2 кВ,

а если UTH1 и (или) U3 и (или) UTH5≥Uмакс (принимается Uмакс=28-28,5 кВ), то дается команда на понижение выходного напряжения СТК на 1-1,5 кВ,

и если UTH2 и UTH4≥Uмин и UTH1 и UTH3 и UTH5≤Uмакс, то по данным измерений UTH1, UTH2, UTH3, UTH4, UTH5 рассчитывается среднее напряжение в тяговой сети Uср и, если

Ucp>Uo,

где Uo – напряжение, близкое к номинальному напряжению ЭПС, принимаемое равным Uo=26 кВ, то дается команда на понижение выходного напряжения СТК на (Ucp--Uо), а при

Uср<Uo

дается команда на повышение выходного напряжения СТК на (Uo-Ucp).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока содержит систему внешнего электроснабжения, систему районного электроснабжения, тяговые подстанции, тяговую сеть, тяговые нагрузки, диспетчерский пункт, каналы связи, блоки анализа графика движения поездов, нагрузок системы внешнего электроснабжения и районных нагрузок, блок определения времени схемы коммутации по графику движения поездов, по системе внешнего электроснабжения, по районным нагрузкам и питания тяговых нагрузок и блок определения рациональной схемы коммутации питания тяговых нагрузок.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение качества и стабильности регулирования напряжения в электрической сети.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроэнергетических системах и в системах электроснабжения. Техническим результатом является повышение эффективности фазового управления напряжением электрической системы.

Изобретение относится к устройствам регулирования потребления электроэнергии системами освещения. Технический результат - повышение эффективности управления потребляемой мощностью.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроэнергетическим системам. Предлагается способ включения трехфазных блоков конденсаторов практически без переходного процесса и превышения напряжений на конденсаторах их установившихся значений.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для поддержания и регулирования напряжения в электрической сети. Технический результат - снижение потерь (или увеличение пропуска) мощности в прилегающем к узлу регулирования напряжения районе сети при поддержании в заданных пределах напряжений примыкающих узлов.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к системам электроснабжения на основе силовой преобразовательной техники, питающим удаленные потребители электрической энергии. Технический результат - создание возможности эффективного электроснабжения удаленных потребителей электрической энергии по линии электропередачи переменного тока с большими величинами активного и индуктивного сопротивлений.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности регулирования напряжения на участке тяговой сети с группой тяговых подстанций.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в сетях электроснабжения. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в многосвязных системах автоматического регулирования перераспределением потоков электроэнергии в многозвенных линиях электропередачи. Заявлен электронно-управляемый силовой трансформатор (ЭУСТ) для линий электропередачи к потребителю с переменной нагрузкой, содержащий коммутирующие пары встречно-параллельно соединенных тиристоров, подключенных к вторичной обмотке силового трансформатора, отличающийся тем, что вторичная обмотка выполнена многоотводной, те или иные отводы которой через указанные пары тиристоров коммутируются по отдельности к линии электропередачи через блок измерения тока в последней, изменяющегося с изменением нагрузки у потребителя, выход блока измерения тока в линии электропередачи и вывод от начала линии подключены к системе автоматического регулирования, управляющей работой электронного переключателя блоков включения соответствующей пары тиристоров, число которых равно числу выводов вторичной обмотки силового трансформатора, причем выбор коммутации того или иного вывода вторичной обмотки силового трансформатора к линии электропередачи осуществляется в системе автоматического управления путем сравнения опорного напряжения UO=rI, где r - известное сопротивление линии электропередачи, соответствующего среднестатистическому току I нагрузки RH потребителя, с текущим значением падающего в линии электропередачи напряжения rI(α), где I(α)=I/α - текущее значение тока нагрузки RH(α)=αRH потребителя при коэффициенте α текущего разброса величины нагрузки, большего или меньшего единицы; при этом стабилизируемое напряжение в конце линии электропередачи U2 и напряжение в ее начале U1(α) связаны соотношением U2=U1(α)-rI(α) и напряжение U2=αRHI/α=RHI у потребителя поддерживается неизменным с абсолютной погрешностью, не превышающей шага ΔU между напряжениями в смежных эквидистантно распределенных по напряжению выводах вторичной обмотки силового трансформатора. Устройство включает систему автоматического управления ЭУСТ из двух независимых контуров управления, выходные сигналы которых суммируются и результирующий сигнал управления подается на вход аналого-цифрового преобразователя, связанного с дешифратором, N выходов которого из общего числа 2m>N его выходов подключены соответственно к N блокам включения соответствующих пар силовых тиристоров, причем первый контур управления содержит последовательно соединенные формирователь сигнала rI(α), схему вычитания на первом операционном усилителе между сигналами - опорным 2UO и текущим rI(α), а второй контур управления включает последовательно соединенные вычитатель, на два входа которого подаются сигналы, пропорциональные значениям U1(α) и rI(α), интегратор на втором операционном усилителе, на входы которого подаются сигналы, пропорциональные разности U1(α)-rI(α) и U2, и двуполярное пороговое устройство - ограничитель по минимуму с порогами ограничения UПОР≈(+/-)1,5ΔU, где ΔU - различие напряжений между соседними выводами вторичной обмотки силового трансформатора. Кроме того, каждый из N входящих в систему автоматического управления блок включения тиристорной пары содержит пару оптронов, светодиоды которых включены последовательно с транзистором управления к источнику питания, база транзистора соединена с соответствующим выходом дешифратора, а оптотиристоры оптронов подключены к управляющим электродам силовых тиристоров и двум отдельным источникам питания, используемым для всех N пар оптронов. Технический результат - автоматическое поддержание неизменным напряжения у всех потребителей, связанных с трансформаторной подстанцией раздельными линиями электропередачи, независимо от вариации величин нагрузок у потребителей, а также снижение потерь энергии и обеспечение неискаженной формы синусоидального напряжения сети, поставляемого потребителю. Рассмотренная система авторегулирования может успешно использоваться при построении сети потребителей от одной ТП с перераспределением потоков энергии разным потребителям с варьируемыми нагрузками у них при сохранении стабильными сетевых напряжений. При этом следует использовать лишь один силовой трансформатор с мощностью, обеспечивающей всех потребителей. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности и стабильности поддержания допустимого режима напряжений в распределительной сети, в которой часть территориально распределенных трансформаторных подстанций не оборудована средствами централизованного и/или локального управления (например, в процессе поэтапной модернизации сети), а также минимизация числа переключений регулятора напряжения под нагрузкой (РПН) силового трансформатора, питающего сеть, и, следовательно, повышение аппаратной надежности сети. Трансформаторные подстанции (1) различной оснащенности получают питание от понижающего силового трансформатора (2), снабженного РПН. Первый блок (6) управления предназначен для воздействия на РПН трансформатора (2) и размещен на подстанции (3). На части трансформаторных подстанций (например, 1.1) установлены измерительные трансформаторы (9) тока и измерительные трансформаторы (10) напряжения. Показания измерительных трансформаторов (7, 8 и 9, 10) оцифровываются аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) (11). Часть трансформаторных подстанций (1) оснащены автоматическими компенсаторами (12) реактивной мощности. Второй блок (14) управления выполнен на базе программируемого контроллера и связан цифровыми каналами (15) с блоком (6) и через АЦП (11) с измерительными трансформаторами (7-10). Кроме того, блок (14) связан цифровыми каналами с автоматическими компенсаторами (12) подстанций (1.1). 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности. Принцип наложения формы сигнала основан на непрерывности формы сигнала и гибком регулировании напряжения, что обеспечивает, соответственно, гибкое преобразование переменного тока, гибкую передачу и преобразование электроэнергии и гибкое регулирование напряжения. Плавное регулирование напряжения в соответствии с гибким ступенчатым регулированием напряжения осуществляется: электронным переключателем регулирования переменного напряжения трансформатора с переходным импедансом и быстродействующим регулировочным трансформатором напряжения и обеспечивает возможность подключения высоковольтных электрических сетей шестью способами, в том числе подключения к электрической сети трансформатора с переходным импедансом или повышающего автотрансформатора. Это обеспечивает надежную компенсацию реактивной мощности. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 18 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности регулирования мощности установки поперечной емкостной компенсации, и, следовательно, повышение надежности и экономичности электроснабжения тяговой сети. Согласно способу параллельно установкам поперечной емкостной компенсации включены тиристорно-реакторные группы, формирующие совместно с КУ статические тиристорные компенсаторы измерительными трансформаторами напряжения со вторичными обмотками, измеряющими напряжение на СТК, причем все СТК поддерживают на выходе одинаковое напряжение Ucm, а в тяговой сети введены телемеханизированные пункты параллельного соединения контактной сети, расположенные между подстанциями и постом секционирования с измерительными трансформаторами напряжения с вторичными обмотками, измеряющими напряжение у ППС, и информационно-управляющий блок. По измеренным напряжениям блок ИУБ дает команду на все СТК на повышение напряжения. 1 ил.

Наверх