Баланс за концепцією Фризе фідерних потужностей тягових підстанцій постійного струму
Loading...
Date
2016
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: Запропоновано і теоретично обґрунтовано метод складання та виконано чисельні розрахунки складових балансу фідерних потужностей на основі нової концепції, концепції реактивної потужності по Фризе. Використано методики і прилади часової реєстрації фідерних напруг і струмів на діючих тягових підстанціях, методи «дискретної електротехніки», теорії випадкових процесів та способи імовірнісно - статистичної обробки осцилограм і реєстрограм. Виконано чисельну оцінку складових балансу фідерних потужностей. Показано, що середньодобові значення реактивної потужності по Фризе на протязі ряду діб роботи фідера перевищують активну потужність, а дисперсія останньої у 2…2,5 рази перевищує цей показник для реактивної потужності. Доведено, що у першому наближенні стохастичні процеси фідерних напруг і струмів являються стаціонарними ергодичними процесами. Запропоновано нову концепцію електроенергетичного балансу фідерних електричних кіл тягових підстанцій постійного струму на основі реактивної потужності по Фризе. Знайшов подальший розвиток метод «дискретної електротехніки» визначення складових балансу потужностей фідерних кіл зі стохастичними напругами і струмами. Встановлено закономірності часової зміни повної, активної та реактивної потужностей. Отримані аналітичні співвідношення складових повної потужності дають можливість виконувати електроенергетичний аналіз - баланс як фідерів, так і всієї тягової підстанції з урахуванням випадкових технологічних змін фідерних і підстанційних напруг і струмів. Чисельно-графічні залежності складових фідерних потужностей рекомендуються для прогнозування і оцінки електроенергетичної ефективності роботи тягових підстанцій з наступною розробкою алгоритмів керування потоком електроенергії від тягової підстанції до електрорухомого складу.
RUS: Предложен и теоретически обоснован метод составления и выполнены численные расчеты составляющих баланса фидерных мощностей на основе новой концепции, концепции реактивной мощности по Фризе. Использованы методики и приборы временной регистрации фидерных напряжений и токов на действующих тяговых подстанциях, методы «дискретной электротехники», теории случайных процессов и способы вероятностно -статистической обработки осциллограмм и регистрограмм. Выполнена численная оценка составляющих баланса фидерных мощностей. Показано, что среднеквадратические значения реактивной мощности по Фризе на протяжении ряда суток работы фидера превышают активную мощность, а дисперсия последней в 2…2,5 раза превышает этот показатель для реактивной мощности. Доказано, что в первом приближении стохастические процессы фидерных напряжений и токов являются эргодическими процессами. Предложена новая концепция электроэнергетического баланса фидерных электрических цепей тяговых подстанций постоянного тока на основе реактивной мощности по Фризе. Нашел дальнейшее развитие метод «дискретной электротехники» определения составляющих баланса мощностей фидерных цепей со стохастическими напряжениями и токами. Установлены закономерности временного изменения полной, активной и реактивной мощностей. Полученные аналитические соотношения составляющих полной мощности дают возможность выполнить электроэнергетический анализ - баланс как фидеров, так и всей тяговой подстанции с учетом случайных технологических изменений фидерных и подстанционных напряжений и токов. Численно-графические зависимости составляющих фидерных мощностей рекомендуются для прогнозирования и оценки электроэнергетической эффективности работы тяговых подстанций с последующей разработкой алгоритмов управления потоком электроэнергии от тяговых подстанций к электроподвижному составу.
ENG: The main aim of the paper is theoretical definition of the method and numerical calculation of the components of power balance in the feeders using the new conception based on Fryze’s power theory. The methodology uses the approaches of the “discrete electrical engineering”, theory of random processes and the time records of voltage and current in feeder lines of the DC traction substation. In addition, the probabilisticspectral method is applied for the recorded data processing. The estimation of components of balance of feeder powers is performed using proposed method. It is show, that the average daily values of Fryze’s reactive power exceed the values of active power over a whole number of days. Therefoure, the variance of reactive power exceeds its rate for the active power in 2…2,5 times. It was proved, that the stochastic voltages and currents are the stationary ergodic processes in the first approximation. The novelty consists in the new conception of electric power balance for feeder electric circuits of the DC traction substations using Fryze’s conception. The method of “discrete electrical engineering” for estimation the components of power balance of feeder circuits with stochastic voltages and currents is investigated. The laws of time variations are determined for the total, active and reactive powers. The obtained analytical expressions of the total power components allow to perform the analysis of electric power balance for feeder lines and, in addition, for all traction substation taking into account the random technological changes of voltages and currents in the feeder lines and substation. It is recommended to predict and estimate the effectiveness of the traction substation operation using the numerical and graphical dependences of the components of feeder powers with the next developing of control algorithms for the energy flow from traction substation to electric rolling stock.
RUS: Предложен и теоретически обоснован метод составления и выполнены численные расчеты составляющих баланса фидерных мощностей на основе новой концепции, концепции реактивной мощности по Фризе. Использованы методики и приборы временной регистрации фидерных напряжений и токов на действующих тяговых подстанциях, методы «дискретной электротехники», теории случайных процессов и способы вероятностно -статистической обработки осциллограмм и регистрограмм. Выполнена численная оценка составляющих баланса фидерных мощностей. Показано, что среднеквадратические значения реактивной мощности по Фризе на протяжении ряда суток работы фидера превышают активную мощность, а дисперсия последней в 2…2,5 раза превышает этот показатель для реактивной мощности. Доказано, что в первом приближении стохастические процессы фидерных напряжений и токов являются эргодическими процессами. Предложена новая концепция электроэнергетического баланса фидерных электрических цепей тяговых подстанций постоянного тока на основе реактивной мощности по Фризе. Нашел дальнейшее развитие метод «дискретной электротехники» определения составляющих баланса мощностей фидерных цепей со стохастическими напряжениями и токами. Установлены закономерности временного изменения полной, активной и реактивной мощностей. Полученные аналитические соотношения составляющих полной мощности дают возможность выполнить электроэнергетический анализ - баланс как фидеров, так и всей тяговой подстанции с учетом случайных технологических изменений фидерных и подстанционных напряжений и токов. Численно-графические зависимости составляющих фидерных мощностей рекомендуются для прогнозирования и оценки электроэнергетической эффективности работы тяговых подстанций с последующей разработкой алгоритмов управления потоком электроэнергии от тяговых подстанций к электроподвижному составу.
ENG: The main aim of the paper is theoretical definition of the method and numerical calculation of the components of power balance in the feeders using the new conception based on Fryze’s power theory. The methodology uses the approaches of the “discrete electrical engineering”, theory of random processes and the time records of voltage and current in feeder lines of the DC traction substation. In addition, the probabilisticspectral method is applied for the recorded data processing. The estimation of components of balance of feeder powers is performed using proposed method. It is show, that the average daily values of Fryze’s reactive power exceed the values of active power over a whole number of days. Therefoure, the variance of reactive power exceeds its rate for the active power in 2…2,5 times. It was proved, that the stochastic voltages and currents are the stationary ergodic processes in the first approximation. The novelty consists in the new conception of electric power balance for feeder electric circuits of the DC traction substations using Fryze’s conception. The method of “discrete electrical engineering” for estimation the components of power balance of feeder circuits with stochastic voltages and currents is investigated. The laws of time variations are determined for the total, active and reactive powers. The obtained analytical expressions of the total power components allow to perform the analysis of electric power balance for feeder lines and, in addition, for all traction substation taking into account the random technological changes of voltages and currents in the feeder lines and substation. It is recommended to predict and estimate the effectiveness of the traction substation operation using the numerical and graphical dependences of the components of feeder powers with the next developing of control algorithms for the energy flow from traction substation to electric rolling stock.
Description
М. Костін: ORCID: 0000-0002-0856-6397; О. Шейкіна: ORCID: 0000-0002-5367-2674
Keywords
потужність, фідер, випадковий процес, струм, баланс, Фризе, напруга, тягова підстанція, дискретна електротехніка, мощность, случайный процесс, ток, напряжение, тяговая подстанция, дискретная электротехника, power, feeder line, stochastic process, current, balance, Fryze, voltage, traction substation, discrete electrical engineering, КТЕМ
Citation
Костін М. О., Шейкіна О. Г. Баланс за концепцією Фризе фідерних потужностей тягових підстанцій постійного струму. Електрифікація транспорту. 2016. № 12. С. 20–28. DOI: 10.15802/etr.v0i12.100706.