СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЯГУ НА ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

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.