A Review of Power Quality Issues in Electrified Rails
Loading...
Date
2017
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
EN: Electrified railways are among of the largest consumers of electric energy with longitudinally distributed power supply stations and connected to lines fixed (unmovable) electrical loads (consumers) and moving loads (vehicles), which operate, in general case, in nonlinear pulse modes. Due to the electrical non-linear nature of power stations and loads, current and voltage distortions appear in railway lines that devastating impact on the entire power system and consumers. The development of high-speed railways and the use of new types of rolling stock with power electrical equipment and pulse-width modulation of the traction current lead to problems with electromagnetic compatibility (EMC) and power quality in feeding grids that can adversely influence on train movement safety. The purpose of this article is to give a brief overview of power quality issues in electrified railways and also to consider related PQ standards. The main power quality disturbances are illustrated by using fragments of the traction current and voltage time-dependences measured during tests of the rolling stocks on electromagnetic compatibility with rail circuits. The traction current and voltage were registered in vehicle power equipment circuits, using a current and voltage probes whose signals were converted by analog-to-digital converter and recorded by PC. The different definitions of power quality presented in standards and literature are discussed.The main power quality disturbances were illustrated using specially chosen characteristic fragments of registered traction current, and some their parameters and electrical processes caused them are considered.
UK: Електрифіковані залізниці є найбільшими споживачами електричної енергії з просторово розподіленими електричними підстанціями і навантаженнями (транспортними засобами), що переміщуються і працюють, в загальному випадку, в нелінійних імпульсних режимах. Через нелінійний характеру підстанцій і навантажень, в залізничних лініях виникають спотворення струму і напруги, які руйнівно впливають на всю енергосистему і споживачів. Розвиток високошвидкісних залізниць і використання нових типів рухомого складу з силовим електрообладнанням і широтно-імпульсною модуляцією тягового струму призводять до проблем з електромагнітною сумісністю (ЕМС) і якістю електроенергії в живильних мережах, які можуть несприятливо впливати на інших споживачів і обладнання в точках загального підключення, а також на безпеку руху поїздів. Мета цієї статті - дати короткий огляд основних понять, які характеризують якість електричної енергії на електрифікованих залізницях, а також розглянути відповідні стандарти якості електричної енергії. Основні порушення якості електричної енергії проілюстровані за допомогою фрагментів часових залежностей тягового струму і напруги, які були виміряні під час випробувань рухомого складу на електромагнітну сумісність з рейковими колами. Тяговий струм і напруга в процесі випробувань реєстрували в ланцюгах силового обладнання транспортних засобів з використанням датчиків струму і напруги, сигнали яких були перетворені аналого-цифровим перетворювачем і записані на ПК. Обговорені різні визначення якості електроенергії, що представлені у відповідних стандартах та публікаціях. Основні порушення якості електроенергії проілюстровано за допомогою спеціально відібраних характеристичних фрагментів записаного на комп’ютер тягового струму і напруги.
RU: Электрифицированные железные дороги являются крупнейшими потребителями электрической энергии с пространственно распределенными электрическими подстанциями и перемещающимися нагрузками (транспортными средствами), которые работают, в общем случае, в нелинейных импульсных режимах. Из-за электрического нелинейного характера подстанций и нагрузок, в железнодорожных линиях возникают искажения тока и напряжения, которые разрушительно влияют на всю энергосистему и потребителей. Развитие высокоскоростных железных дорог и использование новых типов подвижного состава с силовым электрооборудованием и широтно-импульсной модуляцией тягового тока приводят к проблемам с электромагнитной совместимостью (ЭМС) и качеством электроэнергии в питающих сетях, которые могут неблагоприятно влиять на других потребителей и оборудование в точках общего подключения, а также на безопасность движения поездов. Цель этой статьи - дать краткий обзор основных понятий, характеризующих качество электрической энергии на электрифицированных железных дорогах, а также рассмотреть соответствующие стандарты качества электрической энергии. Основные нарушения качества электрической энергии проиллюстрированы с помощью фрагментов временных зависимостей тягового тока и напряжения, которые были измерены во время испытаний подвижных составов на электромагнитную совместимость с рельсовыми цепями, выполненные автором в последние годы. Тяговый ток и напряжение в процессе испытаний регистрировали в цепях силового оборудования транспортных средств с использованием датчиков тока и напряжения, сигналы которых были преобразованы аналого-цифровым преобразователем и записаны на ПК. Различные определения качества электроэнергии, представленные в стандартах и публикациях обговорены. Основные нарушения качества электроэнергии проиллюстрированы с помощью специально отобранных характеристических фрагментов записанного на компьютер тягового тока и напряжения. Рассмотрены параметры и электрические процессы, вызвавшие нарушения качества электроэнергии.
UK: Електрифіковані залізниці є найбільшими споживачами електричної енергії з просторово розподіленими електричними підстанціями і навантаженнями (транспортними засобами), що переміщуються і працюють, в загальному випадку, в нелінійних імпульсних режимах. Через нелінійний характеру підстанцій і навантажень, в залізничних лініях виникають спотворення струму і напруги, які руйнівно впливають на всю енергосистему і споживачів. Розвиток високошвидкісних залізниць і використання нових типів рухомого складу з силовим електрообладнанням і широтно-імпульсною модуляцією тягового струму призводять до проблем з електромагнітною сумісністю (ЕМС) і якістю електроенергії в живильних мережах, які можуть несприятливо впливати на інших споживачів і обладнання в точках загального підключення, а також на безпеку руху поїздів. Мета цієї статті - дати короткий огляд основних понять, які характеризують якість електричної енергії на електрифікованих залізницях, а також розглянути відповідні стандарти якості електричної енергії. Основні порушення якості електричної енергії проілюстровані за допомогою фрагментів часових залежностей тягового струму і напруги, які були виміряні під час випробувань рухомого складу на електромагнітну сумісність з рейковими колами. Тяговий струм і напруга в процесі випробувань реєстрували в ланцюгах силового обладнання транспортних засобів з використанням датчиків струму і напруги, сигнали яких були перетворені аналого-цифровим перетворювачем і записані на ПК. Обговорені різні визначення якості електроенергії, що представлені у відповідних стандартах та публікаціях. Основні порушення якості електроенергії проілюстровано за допомогою спеціально відібраних характеристичних фрагментів записаного на комп’ютер тягового струму і напруги.
RU: Электрифицированные железные дороги являются крупнейшими потребителями электрической энергии с пространственно распределенными электрическими подстанциями и перемещающимися нагрузками (транспортными средствами), которые работают, в общем случае, в нелинейных импульсных режимах. Из-за электрического нелинейного характера подстанций и нагрузок, в железнодорожных линиях возникают искажения тока и напряжения, которые разрушительно влияют на всю энергосистему и потребителей. Развитие высокоскоростных железных дорог и использование новых типов подвижного состава с силовым электрооборудованием и широтно-импульсной модуляцией тягового тока приводят к проблемам с электромагнитной совместимостью (ЭМС) и качеством электроэнергии в питающих сетях, которые могут неблагоприятно влиять на других потребителей и оборудование в точках общего подключения, а также на безопасность движения поездов. Цель этой статьи - дать краткий обзор основных понятий, характеризующих качество электрической энергии на электрифицированных железных дорогах, а также рассмотреть соответствующие стандарты качества электрической энергии. Основные нарушения качества электрической энергии проиллюстрированы с помощью фрагментов временных зависимостей тягового тока и напряжения, которые были измерены во время испытаний подвижных составов на электромагнитную совместимость с рельсовыми цепями, выполненные автором в последние годы. Тяговый ток и напряжение в процессе испытаний регистрировали в цепях силового оборудования транспортных средств с использованием датчиков тока и напряжения, сигналы которых были преобразованы аналого-цифровым преобразователем и записаны на ПК. Различные определения качества электроэнергии, представленные в стандартах и публикациях обговорены. Основные нарушения качества электроэнергии проиллюстрированы с помощью специально отобранных характеристических фрагментов записанного на компьютер тягового тока и напряжения. Рассмотрены параметры и электрические процессы, вызвавшие нарушения качества электроэнергии.
Description
V. Havryliuk: ORCID 0000-0001-9954-4478
Keywords
power quality, electrified rails, quality parameters, standards and norms, якість електроенергії, електрифіковані залізниці, показники якості, стандарти та норми, качество электроэнергии, электрифицированные железные дороги, показатели качества, стандарты и нормы, КАТЗ
Citation
Havryliuk, V. I. A Review of Power Quality Issues in Electrified Rails / V. I. Havryliuk // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2017. – № 14. – С. 11–20. – DOI: 10.15802/ecsrt2017/137704.