Моделювання сумісної роботи систем зовнішнього та тягового електропостачання залізниць змінного струму для оцінки якості електроенергії у несиметричних режимах
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ
Abstract
UK: В статті пропонується підхід сумісного моделювання несиметричних режимів роботи систем тягового та зовнішнього електропостачання на основі пофазного представлення трифазних електричних мереж. Підхід дозволяє врахувати різну конфігурацію підключення тягових підстанцій до живлячої мережі, нелінійні параметри магнітної системи трансформатора через апроксимацію залежності магнітної проникності від напруженості магнітного поля, нелінійні параметри електротягового навантаження через використання активної та обмінної характеристик електровозу однофазного змінного струму. За допомогою аналітичного визначення параметрів досліджуваної системи математична модель формується у вигляді системи диференційних рівнянь, зведених до нормальної форми. Використання модульного принципу у вигляді визначення уніфікованого блоку дозволяє побудувати математичну модель системи будь-якої складності, оскільки виділені таким чином подібні елементи описуються типовими рівняннями. Сумісне моделювання систем тягового та зовнішнього електропостачання дозволяє виконувати розрахунки та аналіз показників якості електричної енергії, проводити дослідження, направлені на перевірку роботи системи у разі впровадження нового обладнання чи нових технічних рішень в усталених та перехідних режимах. Бібл. 29, рис. 6, таб. 2.
RU: В статье предлагается подход к совместному моделированию систем тягового и внешнего электроснабжения в несимметричных режимах работы на основе пофазного представления трехфазных электрических сетей. Использование такого подхода позволяет учесть различную конфигурацию подключения тяговых подстанций к питающей сети, нелинейные параметры магнитной системы трансформатора через аппроксимацию зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля и нелинейные параметры электротяговой нагрузки путем использования активной и обменной характеристик электровоза однофазного переменного тока. С помощью аналитического определения параметров исследуемой системы возможно сформировать математическую модель в виде системы дифференциальных уравнений, приведенных к нормальной форме. Использование модульного принципа в виде определения унифицированного блока позволяет построить математическую модель системы разной сложности, поскольку выделенные таким образом подобные элементы описываются типовыми уравнениями. Совместное моделирование систем тягового и внешнего электроснабжения позволяет выполнять расчеты и анализ показателей качества электрической энергии, проводить исследования, направленные на проверку работы системы при внедрении нового оборудования или новых технических решений в установившихся и переходных режимах. Библ. 29, рис. 6, таб. 2.
EN: The article proposes an approach to the simulation of parallel operation of external power supply system and AC traction power supply system in unbalanced conditions which based on separated phase representation of three-phase electric networks. Using this approach allows to take into account various configuration of traction substation connection to external power supply system, nonlinear transformer parameters with the use of approximation the magnetic permeability by function from magnetic field strength and nonlinear parameters of traction load by using active and exchange characteristics of AC electric locomotives. Analytic expressions for determining parameters of evaluation system help formulate mathematical model in the normal form of differential equation system. Using this method, various complex mathematical models can be created, because every block are described with the typical equations. Parallel simulation of external and traction power supply system allows to calculate and analyze the power quality indices, perform research focused on power system checking while new equipment or new technical decision provides in steady-state and transient modes. References 29, figures 6, tables 2.
RU: В статье предлагается подход к совместному моделированию систем тягового и внешнего электроснабжения в несимметричных режимах работы на основе пофазного представления трехфазных электрических сетей. Использование такого подхода позволяет учесть различную конфигурацию подключения тяговых подстанций к питающей сети, нелинейные параметры магнитной системы трансформатора через аппроксимацию зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля и нелинейные параметры электротяговой нагрузки путем использования активной и обменной характеристик электровоза однофазного переменного тока. С помощью аналитического определения параметров исследуемой системы возможно сформировать математическую модель в виде системы дифференциальных уравнений, приведенных к нормальной форме. Использование модульного принципа в виде определения унифицированного блока позволяет построить математическую модель системы разной сложности, поскольку выделенные таким образом подобные элементы описываются типовыми уравнениями. Совместное моделирование систем тягового и внешнего электроснабжения позволяет выполнять расчеты и анализ показателей качества электрической энергии, проводить исследования, направленные на проверку работы системы при внедрении нового оборудования или новых технических решений в установившихся и переходных режимах. Библ. 29, рис. 6, таб. 2.
EN: The article proposes an approach to the simulation of parallel operation of external power supply system and AC traction power supply system in unbalanced conditions which based on separated phase representation of three-phase electric networks. Using this approach allows to take into account various configuration of traction substation connection to external power supply system, nonlinear transformer parameters with the use of approximation the magnetic permeability by function from magnetic field strength and nonlinear parameters of traction load by using active and exchange characteristics of AC electric locomotives. Analytic expressions for determining parameters of evaluation system help formulate mathematical model in the normal form of differential equation system. Using this method, various complex mathematical models can be created, because every block are described with the typical equations. Parallel simulation of external and traction power supply system allows to calculate and analyze the power quality indices, perform research focused on power system checking while new equipment or new technical decision provides in steady-state and transient modes. References 29, figures 6, tables 2.
Description
Д. Земський: ORCID 0000-0003-4322-0727; В. Сиченко: ORCID 0000-0002-9533-2897; Д. Босий: ORCID 0000-0003-1818-2490
Keywords
математичне моделювання, фазні координати, тягове електропостачання, система зовнішнього електропостачання, несиметричний режим, навантаження, активна та обмінна характеристика, математическое моделирование, фазные координаты, тяговое электроснабжение, система внешнего электроснабжения, несимметричный режим, нагрузка, активная и обменная характеристика, mathematical modeling, phase coordinates, traction power supply, external power system, unbalanced mode, load, active and exchange characteristic, КІСЕ
Citation
Земський Д. Р., Сиченко В. Г., Босий Д. О. Моделювання сумісної роботи систем зовнішнього та тягового електропостачання залізниць змінного струму для оцінки якості електроенергії у несиметричних режимах. Технічна електродинаміка. 2020. № 2. С. 74–85. DOI: 10.15407/techned2020.02.074.