Розвиток теоретичних основ енергозбереження в системах електропостачання тяги поїздів постійного струму
Loading...
Date
2012
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UK: Дисертація присвячена розвитку теоретичних основ енергозбереження в системах електропостачання тяги поїздів постійного струму для підвищення енергетичної та економічної ефективності процесу перевезень. У даній роботі проблема енергозбереження в системах тяги поїздів постійного струму розглядається як комплексна, багаторівнева й багатофакторна проблема. Створено методологічні підходи до вибору енергозберігаючих заходів у системах електропостачання тяги поїздів постійного струму. Удосконалено метод розрахунку систем тягового електропостачання на основі потоків відновлення для визначення втрат потужності та електроенергії в елементах тягових підстанцій. Розроблено метод визначення раціональних режимів систем тягового електропостачання постійного струму на основі генетичного алгоритму, визначено раціональні регламенти перемикань. Розроблено науково обґрунтовані методи визначення норм витрат електроенергії на потреби стаціонарних споживачів та на власні потреби тягових підстанцій, постів секціонування й пунктів паралельного з'єднання. Надано науково обґрунтовані рекомендації зі зниження небалансів електроенергії.
Розроблені моделі й методи в сукупності складають теоретичні основи вирішення комплексних завдань енергозбереження, що виникають під час експлуатації систем електропостачання тяги поїздів постійного струму.
RU: Диссертация посвящена развитию теоретических основ энергосбережения в системах электроснабжения тяги поездов постоянного тока для повышения энергетической и экономической эффективности процесса перевозок. В данной работе проблема энергосбережения в системах тяги поездов постоянного тока рассматривается как комплексная, многоуровневая и многофакторная проблема. В работе созданы методологические основы выбора энергосберегающих мероприятий в системах тягового электроснабжения на основе определения потенциала энергосбережения с учетом системного эффекта, выбора альтернатив на предложенной графовой модели, инвариантно-согласованного метода анализа иерархий. На основе разработанных методологических основ предложены научные подходы к модернизации тяговых подстанций с учетом возможности перевода тяги поездов на высший класс напряжения. Разработаны новые научные подходы к определению условий рациональных режимов систем тягового электроснабжения. Показано, что при принятии решений необходимо учитывать возможность расчетов за потребленную электроэнергию по переменным в течение дня тарифам за электроэнергию. Также необходимо учитывать надежность силового оборудования, участвующего в регулировании. Составлена структурно-логическая схема для расчета показателей потока отказов при осуществлении регулирования режимов. На основе информации о величине потока отказов и типовых калькуляций работ определены величины экономического ущерба от возможных отказов при осуществлении регулирования. Усовершенствован метод расчета систем тягового электроснабжения на базе потоков восстановления в части дополнения его расчетными выражениями для определения потерь мощности и электроэнергии в элементах тяговых подстанций с учетом регулировочных воздействий. Разработан генетический алгоритм для решения задачи определения рациональных режимов системы электроснабжения тяги поездов постоянного тока. Разработан метод расчета регламента переключений оборудования фидерного участка, в котором учитываются современные возможности оплаты за электроэнергию по двух, трехзонным тарифам и оптовым ценам, потери надежности оборудования при переключениях, а также соответствующее программное обеспечение. Установлена зависимость величины потерь мощности в тяговой сети от дислокации поездов и расстояния между ними. Показано, что имеется существенный резерв по снижению потерь в контактной сети за счет подбора рациональной дислокации поездов. Вариация потерь мощности в зависимости от дислокации и расстояния между поездами достигает 3,5 раза на одной из межподстанционных зон постоянного тока. Разработаны усовершенствованные методологические основы и создана нормативная документация по определению норм расхода электроэнергии на нужды стационарных потребителей железных дорог Украины. При этом нормы расхода электроэнергии определяются по регрессионным зависимостям. Предложенная методология легла в основу методических указаний ЦЕ-0015. Созданы научные подходы и нормативная документация по определению норм расходов электроэнергии на собственные нужды тяговых подстанций, постов секционирования и пунктов параллельного соединения. Показано, что расход электроэнергии на собственные нужды распределительных устройств 3,3 кВ целесообразно определять по установленной мощности и продолжительности работы оборудования. На основе предложенных подходов создана инструкция ЦЕ-0018. Установлено, что причиной сверхнормативных небалансов электроэнергии является низкая загрузка измерительных трансформаторов тока и напряжения. Для подтверждения нормируемых метрологических характеристик трансформаторов напряжения согласно их классам точности 0,5 при действительных значениях мощностей и коэффициентов мощности их вторичной нагрузки было предложено мощность вторичной нагрузки обмоток и коэффициенты мощности вторичной нагрузки трансформатора напряжения привести в соответствие с требованиями ГОСТ-1983 и ГОСТ-7746 соответственно. Для этой цели предложено подключать к вторичной обмотке трансформатора напряжения добавочное сопротивление. Разработанные модели и методы в совокупности составляют теоретические основы по решению комплексных задач энергосбережения, возникающих при эксплуатации систем электроснабжения тяги поездов постоянного тока.
EN: The thesis is dedicated to the development of theoretical bases of DC traction power supply systems to increase energy and economic efficiency of the transport. In this paper the energy saving problem in DC traction systems is considered as a complex, multilevel and multifactorial problem. It’s created a methodological approach to the selection of energy saving measures in the DC traction power supply systems. It’s improved the method for calculating the traction power supply systems based on the restoration flows for estimating the power and energy losses in the elements of traction substations. It’s developed the method for determination of rational modes of DC traction power supply systems based on genetic algorithm, defined the rational switching rules. The author developed scientific justified methods for determining norms of electricity needs for stationary consumers and for self needs of traction substations, sectioning posts and points of parallel connection. Provided scientific and reasonable guidelines for reducing power unbalances. The developed models and methods together form the theoretical basis for solving complex energy saving problems during exploitation of electrical DC traction systems.
RU: Диссертация посвящена развитию теоретических основ энергосбережения в системах электроснабжения тяги поездов постоянного тока для повышения энергетической и экономической эффективности процесса перевозок. В данной работе проблема энергосбережения в системах тяги поездов постоянного тока рассматривается как комплексная, многоуровневая и многофакторная проблема. В работе созданы методологические основы выбора энергосберегающих мероприятий в системах тягового электроснабжения на основе определения потенциала энергосбережения с учетом системного эффекта, выбора альтернатив на предложенной графовой модели, инвариантно-согласованного метода анализа иерархий. На основе разработанных методологических основ предложены научные подходы к модернизации тяговых подстанций с учетом возможности перевода тяги поездов на высший класс напряжения. Разработаны новые научные подходы к определению условий рациональных режимов систем тягового электроснабжения. Показано, что при принятии решений необходимо учитывать возможность расчетов за потребленную электроэнергию по переменным в течение дня тарифам за электроэнергию. Также необходимо учитывать надежность силового оборудования, участвующего в регулировании. Составлена структурно-логическая схема для расчета показателей потока отказов при осуществлении регулирования режимов. На основе информации о величине потока отказов и типовых калькуляций работ определены величины экономического ущерба от возможных отказов при осуществлении регулирования. Усовершенствован метод расчета систем тягового электроснабжения на базе потоков восстановления в части дополнения его расчетными выражениями для определения потерь мощности и электроэнергии в элементах тяговых подстанций с учетом регулировочных воздействий. Разработан генетический алгоритм для решения задачи определения рациональных режимов системы электроснабжения тяги поездов постоянного тока. Разработан метод расчета регламента переключений оборудования фидерного участка, в котором учитываются современные возможности оплаты за электроэнергию по двух, трехзонным тарифам и оптовым ценам, потери надежности оборудования при переключениях, а также соответствующее программное обеспечение. Установлена зависимость величины потерь мощности в тяговой сети от дислокации поездов и расстояния между ними. Показано, что имеется существенный резерв по снижению потерь в контактной сети за счет подбора рациональной дислокации поездов. Вариация потерь мощности в зависимости от дислокации и расстояния между поездами достигает 3,5 раза на одной из межподстанционных зон постоянного тока. Разработаны усовершенствованные методологические основы и создана нормативная документация по определению норм расхода электроэнергии на нужды стационарных потребителей железных дорог Украины. При этом нормы расхода электроэнергии определяются по регрессионным зависимостям. Предложенная методология легла в основу методических указаний ЦЕ-0015. Созданы научные подходы и нормативная документация по определению норм расходов электроэнергии на собственные нужды тяговых подстанций, постов секционирования и пунктов параллельного соединения. Показано, что расход электроэнергии на собственные нужды распределительных устройств 3,3 кВ целесообразно определять по установленной мощности и продолжительности работы оборудования. На основе предложенных подходов создана инструкция ЦЕ-0018. Установлено, что причиной сверхнормативных небалансов электроэнергии является низкая загрузка измерительных трансформаторов тока и напряжения. Для подтверждения нормируемых метрологических характеристик трансформаторов напряжения согласно их классам точности 0,5 при действительных значениях мощностей и коэффициентов мощности их вторичной нагрузки было предложено мощность вторичной нагрузки обмоток и коэффициенты мощности вторичной нагрузки трансформатора напряжения привести в соответствие с требованиями ГОСТ-1983 и ГОСТ-7746 соответственно. Для этой цели предложено подключать к вторичной обмотке трансформатора напряжения добавочное сопротивление. Разработанные модели и методы в совокупности составляют теоретические основы по решению комплексных задач энергосбережения, возникающих при эксплуатации систем электроснабжения тяги поездов постоянного тока.
EN: The thesis is dedicated to the development of theoretical bases of DC traction power supply systems to increase energy and economic efficiency of the transport. In this paper the energy saving problem in DC traction systems is considered as a complex, multilevel and multifactorial problem. It’s created a methodological approach to the selection of energy saving measures in the DC traction power supply systems. It’s improved the method for calculating the traction power supply systems based on the restoration flows for estimating the power and energy losses in the elements of traction substations. It’s developed the method for determination of rational modes of DC traction power supply systems based on genetic algorithm, defined the rational switching rules. The author developed scientific justified methods for determining norms of electricity needs for stationary consumers and for self needs of traction substations, sectioning posts and points of parallel connection. Provided scientific and reasonable guidelines for reducing power unbalances. The developed models and methods together form the theoretical basis for solving complex energy saving problems during exploitation of electrical DC traction systems.
Description
В. Кузнецов: ORCID 0000-0003-4165-1056
Захист – 6 грудня 2012 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Захист – 6 грудня 2012 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
тягове електропостачання, втрати електроенергії, генетичний алгоритм, метод аналізу ієрархій, енергетична ефективність, нормування енергоресурсів, небаланс електроенергії, потенціал енергозбереження, електрорухомий склад, тяговое электроснабжение, потери электроэнергии, генетический алгоритм, метод анализа иерархий, энергетическая эффективность, нормирование энергоресурсов, небаланс электроэнергии, потенциал энергосбережения, электроподвижной состав, traction power supply, power losses, genetic algorithm, the method of hierarchy analysis, energy efficiency, energy regulation, power unbalance, energy saving potential, electric rolling stock, КІСЕ
Citation
Кузнецов В. Г. Розвиток теоретичних основ енергозбереження в системах електропостачання тяги поїздів постійного струму : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.22.09. Дніпропетровськ, 2012. 36 с.