Розвиток наукових основ підвищення енергоефективності режимів електропостачання електрифікованих залізниць

Abstract

UK: Дисертація присвячена проблемі зниження втрат електроенергії в системах тягового електропостачання постійного струму та зменшенню впливу транзитних перетікань потужності і перетікань реактивної електроенергії при взаємодії систем тягового і зовнішнього електропостачання. В роботі проаналізовано стан проблеми енергоефективного електропостачання залізничного транспорту, вивчені сучасні механізми ефективного використання електроенергії. Розвинуто методи розрахунку систем тягового електропостачання з урахуванням інтелектуальнокерованих елементів в системах електричної тяги постійного струму. Проаналізовано режими споживання електроенергії в системах тягового електропостачання постійного та змінного струму. Розроблено наукові основи визначення керуючої послідовності впливів на пристрої підсилення тягових мереж постійного струму та удосконалені методи узгодженої взаємодії систем тягового і зовнішнього електропостачання.

RU: Диссертация посвящена проблеме снижения потерь электроэнергии в системах тягового электроснабжения постоянного тока и снижения влияний транзитных перетоков мощности и перетеканий реактивной электроэнергии при взаимодействии систем тягового и внешнего электроснабжения. В работе проанализирована проблема энергоэффективного электроснабжения железнодорожного транспорта и выявлено несоответствие текущего уровня технологических потерь современным требованиям. В системах электрической тяги переменного тока создаются условия для транзитных перетоков мощности, в системе постоянного тока – отклонения напряжений на токоприемниках электроподвижного состава ограничивают провозную и пропускную способности электрифицированных участков. Изучены современные механизмы эффективного использования электроэнергии, которые применяют интеллектуальные подходы в управлении режимами электроснабжения. Развиты методы расчета систем тягового электроснабжения с учетом интеллектуально-управляемых элементов в системах электрической тяги постоянного тока, которые позволяют исключить замену тяговой нагрузки источником идеального тока. Проанализированы режимы потребления электроэнергии в системах электроснабжения постоянного и переменного тока, что позволило установить причины снижения эффективности систем тягового электроснабжения, а именно: значительные отклонения напряжения на токоприемниках, наличие перетоков мощности, влияние гармонических искажений на систему учета электроэнергии. Разработаны научные основы определения управляющей последовательности воздействий на устройства усиления тяговых сетей постоянного тока, реализация которых предусматривается применением распределенной системы синхронных измерений с последующим определением токов усиливающих пунктов нейронной сетью в режиме реального времени. Предложенный подход позволяет снизить потери электроэнергии в тяговой сети постоянного тока практически в 2 раза, причем эффект в снижении зависит от количества поездов, которые одновременно находятся на межподстанционной зоне. Усовершенствованные методы согласованного взаимодействия систем тягового и внешнего электроснабжения предусматривают применение компенсации реактивной мощности для перевода проблемы транзитных перетоков в реактивную плоскость для системы переменного тока. При этом в качестве критерия максимизации используется угол сдвига фаз между векторами одноименных напряжений первичной сети. Для системы постоянного тока предлагается учет реального профиля нагрузки при дискретном определении мощности компенсирующего устройства в аргументах целевой функции. Предложенные усовершенствования методов согласованного взаимодействия позволяют снизить издержки на 250 тыс. грн в год, связанные с перетеканиями реактивной электроэнергии. Применение системы стабилизации напряжения в контактной сети характеризуются сроком окупаемости около 2 лет и ежегодным экономическим эффектом при широком внедрении в размере 2-2,5 млн грн.

EN: The dissertation is devoted to problem of reducing power losses in DC traction power supply systems and reducing the effects of transit power flows and reactive power in the interaction of traction and external power supply systems. The paper analyzes the state of the problem of energy-efficient electricity supply of the railway transport. The modern mechanisms of efficient use of electricity are also studied. Methods for calculating traction power supply systems with allowance for intellectually controllable elements in direct current electric traction systems are developed. The modes of electricity consumption in DC and AC power supply systems were analyzed. The scientific basis for determining the control sequence of impacts on devices for reinforcement of DC traction networks has been developed and methods for coordinated interaction of traction and external power supply systems have been improved.