Способ определения технологических потерь электроэнергии на тягу на тяговых подстанциях постоянного тока железнодорожного транспорта

Способ определения технологических потерь электроэнергии на тягу на тяговых подстанциях постоянного тока железнодорожного транспорта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к системам электроснабжения, а именно к системе тягового электроснабжения железнодорожного транспорта постоянного тока, в частности к способу определения технологических потерь электроэнергии на тягу в системе тягового электроснабжения на тяговых подстанциях постоянного тока.

Целью изобретения является определение технологических потерь электроэнергии в оборудовании тяговых подстанций постоянного тока для оценки эффективности его работы.

Электропотребление на тягу поездов на полигоне постоянного тока составляет около 40% от общего электропотребления железнодорожного транспорта Российской Федерации. Оценка технологических потерь в системе тягового электроснабжения железнодорожного транспорта производится для двух составляющих - потерь в тяговой сети и потерь на тяговых подстанциях. Определение технологических потерь в тяговой сети позволяет оценить эффективность режима работы тяговой сети в различных условиях эксплуатации, а технологических потерь на тяговой подстанции (ТП) - оценить эффективность работы оборудования подстанции в различных режимах, в том числе в условиях работы нового оборудования, внедряемого на ТП по проектам усиления системы тягового электроснабжения - вольтодобавочных устройств, регулируемых преобразователей, управляемых реакторов и т.д. Режимы работы данных устройств оказывают влияние на уровень технологических потерь на ТП, а в ряде случаев неэффективная работа устройств может привести к необоснованному росту потерь. Кроме того, к аналогичному результату может привести и некорректная работа указанных устройств.

На сегодняшний день расход электроэнергии на тягу на ТП постоянного тока определяется с помощью автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии, позволяющей определять расход электроэнергии по присоединениям преобразовательных трансформаторов. Определяемый таким способом расход электроэнергии включает в себя технологические потери в оборудовании ТП и тяговой сети. Реализация измерений параметров тяговой нагрузки по вводам преобразовательных агрегатов позволяет выделить технологические потери электроэнергии в оборудовании ТП постоянного тока из общего расхода и оценить эффективность его работы.

Наиболее близким к предложенному решению является способ, предложенный для реализации в «Информационной системе для учета электроэнергии в тяговых сетях» [1], позволяющий определять с высокой степенью точности расход электроэнергии в тяговой сети по данным ТП и электроподвижного состава (ЭПС). Указанный способ не позволяет определять технологические потери электроэнергии на ТП в системе тягового электроснабжения (СТЭ), а именно той части оборудования, которая не входит в тяговую сеть (преобразовательные трансформаторы, преобразователи, пункты повышения напряжения, управляемые реакторы блоков автоматического регулирования напряжения и т.д.).

К недостаткам описанного выше способа относятся:

1) отсутствие возможности учета данных с автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ);

2) отсутствие возможности определения технологических потерь в элементах ТП, входящих в СТЭ.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в возможности определения технологических потерь электроэнергии на тягу в элементах тяговых подстанций постоянного тока, входящих в СТЭ, за анализируемый период по интервалам времени. Данные измерений с тяговых подстанций передаются на сервер для обработки данных через корпоративную сеть передачи данных связи. Аналогичным способом на сервер поступают данные измерительных систем с вводов преобразовательных агрегатов ТП, а также от устройств усиления системы тягового электроснабжения. Технологические потери определяются как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным автоматизированной системы коммерческого учета, и расходом электроэнергии по данным измерительных систем, установленных на вводах преобразовательных агрегатов ТП постоянного тока, а также устройств усиления системы тягового электроснабжения.

Сравнение заявленного способа определения технологических потерь в элементах ТП, входящих в СТЭ, с описанными выше показывает, что измерение технологических потерь на основе данных измерительных систем ТП и данных АСКУЭ ни в области электроснабжения, ни в других областях техники не использовались.

Отличиями от известных способов определения потерь являются:

1) организация измерений параметров сети постоянного тока на уровне напряжения 3,3 кВ для определения расхода электроэнергии на вводах преобразовательных агрегатов ТП;

2) синхронное измерение технологических потерь в элементах ТП, входящих в СТЭ, на основе измерения расхода электроэнергии на тягу по данным АСКУЭ и измерительных систем на вводах преобразовательных агрегатов.

Определение технологических потерь электроэнергии по данному способу осуществляется в следующем порядке.

Расход активной электроэнергии по данным автоматизированной системы коммерческого учета для ввода преобразовательного трансформатора (ПТ) на стороне переменного тока определяется для j-го интервала ΔT_j по выражению:

W_ПТj=P_ПТj·ΔT_j.

Действующее значение активной мощности преобразовательного агрегата:

Действующие значения напряжения и тока за i-й интервал усреднения ΔТ определяются по выражению:

где U_i, I_i, - цифровые отсчеты напряжения и тока;

i - момент отсчета, i: t∈(t_j-1; t_j);

j - номер интервала усреднения;

N - количество отсчетов на интервале усреднения.

Мощность тяговой нагрузки преобразовательного агрегата (ПА) в общем виде за j-й интервал усреднения определяется по выражению:

Расход энергии для ввода преобразовательного агрегата на стороне постоянного напряжения 3,3 кВ за j-й интервал усреднения определяется по выражению: W_ПАj=P_ПАj·ΔT_j.

Обратная мощность и энергия по вводу ПВ и ПА тяговых подстанций в случае эксплуатации на тяговых подстанциях выпрямительных агрегатов учитывается аналогично для отрицательного диапазона.

Технологические потери электроэнергии в оборудовании тяговой подстанции на основе синхронных измерений за определенный интервал времени определяются по выражению:

Для случая питания от ТП устройств усиления системы тягового электроснабжения (УУ СТЭ) (например, пункта повышения напряжения, вольтодобавочного устройства и т.д.) технологические потери электроэнергии определяются по выражению:

.

Рассмотрим пример реализации способа определения технологических потерь на примере тяговой подстанции, к которой подключен пункт повышения напряжения (фиг. 1).

На фиг. 1 показана реализация способа определения технологических потерь электроэнергии на тягу в оборудовании тяговых подстанций на примере использования в качестве устройства усиления системы тягового электроснабжения пункта повышения напряжения, подключенного от линии постоянного тока 6,6 кВ подстанции. На тяговой подстанции со стороны переменного тока высшего напряжения преобразовательного трансформатора 2 установлена измерительная система 1 автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии, подключенная к измерительным трансформаторам, позволяющая определять расход электроэнергии на тягу электроподвижным составом. К измерительным шунтам ввода 4 преобразовательного агрегата 3 подключены измерительные системы 5, позволяющие определять параметры тяговой нагрузки на стороне постоянного тока, складывающейся из нагрузки фидеров контактной сети 11. На пункте повышения напряжения 6, подключенном к посту секционирования 8 тяговой сети (контактной сети 9 и рельсовой цепи 10), к измерительным шунтам подключена измерительная система 7, позволяющая определять параметры тяговой нагрузки пункта повышения напряжения. Данные измерений с измерительных системы 1, 5 и 7 по оптоволоконной связи передаются на сервер обработки данных 12. Технологические потери определяются по интервалам измерений.

Библиографический список

1. Пат. на изобретение 2446065 РФ. МПК B60M 3/02. Информационная система для учета электроэнергии в тяговых сетях / В.Т. Черемисин, С.Н. Чижма, Ю.В. Кондратьев, М.М. Никифоров, А.С. Онуфриев (РФ) - №2010143100/11. Заявл. 20.10.2010; опубл. 27.03.2012. Бюл. №9.

Способ определения технологических потерь электроэнергии в оборудовании тяговых подстанций, входящих в систему тягового электроснабжения, заключающийся в измерениях на тяговой подстанции постоянного тока напряжения и тока на уровне напряжения 3,3 кВ, отличающийся тем, что измерения на вводе преобразователей тяговых подстанций и дополнительно к ним устройствах усиления осуществляются синхронно с измерениями на стороне высокого напряжения переменного тока преобразовательного трансформатора, результаты измерений передаются на сервер обработки данных через корпоративную сеть передачи данных с тяговых подстанций, на основе которых определяются технологические потери электроэнергии на тягу в оборудовании тяговой подстанции за анализируемый период времени как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным автоматизированной системы коммерческого учета, и расходом электроэнергии по данным измерительных систем, установленных на вводах преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока, а также устройств усиления системы тягового электроснабжения.