RU2427484C1

RU2427484C1 - Electric power supply system of electrified ac railways

Info

Publication number: RU2427484C1
Application number: RU2010119621/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Потапович Григорьев (RU); Николай Потапович Григорьев; Артем Андреевич Крикун (RU); Артем Андреевич Крикун
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2011-08-27

Abstract

FIELD: transport. ^ SUBSTANCE: invention relates to railway transport and aims at increasing efficiency of electric power supply. Proposed system comprises transformer stations, power supply lines, rail circuits, sectionalisation station, lengthwise and crosswise capacitive compensation units, line of communication between train dispatcher and power dispatcher, circuit analysis and selection units. Transformer stations are interconnected via power lines connected to power transformers and, via distribution devices, with rail circuits and direct suspensions. Crosswise capacitive compensation units have their one inputs connected to connection points of direct suspension sections to lengthwise capacitive compensation units of transformer stations and other inputs connected to rail circuits. Rail circuits are connected to transformer station distribution devices via lengthwise capacitive units. Power dispatcher is connected via power lines with transformer stations and lengthwise and crosswise capacitive compensation units. Circuit analysis unit is connected via communication lines with circuit selection unit, train dispatcher and power dispatcher. ^ EFFECT: power savings, normal operation of traction circuit. ^ 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системе тягового электроснабжения железных дорог на переменном токе напряжением 27,5 кВ, в частности к вопросам обеспечения движения поездов.The invention relates to a traction power supply system for railways with alternating current voltage of 27.5 kV, in particular to the issues of ensuring the movement of trains.

Для электрических железных дорог переменного тока известна проблема обеспечения движения поездов по заданным графикам движения. Система тягового электроснабжения должна обеспечивать эксплуатационную работу железных дорог, которая заключается в выполнении необходимых объемов перевозок. Эксплуатационная работа железных дорог должна быть не только плановой, но и энергоэффективной, что со стороны системы тягового электроснабжения достигается выбором рациональных параметров ее работы (схем питания). Необходимость выбора рациональных схем питания связана с обеспечением минимального расхода электроэнергии и необходимых уровней напряжения в тяговой сети в системе электроснабжения с учетом различных поездных ситуаций и режимов системы.For AC electric railways, the problem of ensuring the movement of trains according to given traffic schedules is known. The traction power supply system should ensure the operational operation of the railways, which consists in the fulfillment of the necessary traffic volumes. The operational work of the railways should be not only planned, but also energy efficient, which is achieved by selecting the rational parameters of its work (power supply schemes) from the traction power supply system. The need to choose rational power schemes is associated with ensuring a minimum power consumption and the necessary voltage levels in the traction network in the power supply system, taking into account various train situations and system modes.

Известна система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока [Бородулин Б.М., Герман Л.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог переменного тока. - М.: Транспорт, 1976. - 136 с.].A known system of power supply of electrified railways of alternating current [Borodulin BM, German L.A. Capacitor installations of electrified railways of alternating current. - M .: Transport, 1976. - 136 p.].

Система электроснабжения содержит тяговые подстанции, выполненные в виде силовых трансформаторов с регулированием напряжения и распределительных устройств, подключенных к силовым трансформаторам, линии электропередачи, рельсовые цепи, секции контактных подвесок, тяговые нагрузки, пост секционирования, выполненный в виде шины и выключателей, установки продольной и поперечной емкостной компенсации, а также линии связи, поездного диспетчера и энергодиспетчера.The power supply system contains traction substations made in the form of power transformers with voltage regulation and distribution devices connected to power transformers, power lines, rail circuits, sections of contact suspensions, traction loads, sectioning station made in the form of busbars and switches, installation of longitudinal and transverse capacitive compensation, as well as communication lines, train dispatcher and energy dispatcher.

Тяговые подстанции связаны между собой линиями электропередачи, подключенными к силовым трансформаторам, а также, через распределительные устройства рельсовыми цепями и секциями контактных подвесок, подключенных к посту секционирования. Секции контактных подвесок связаны выключателями с шиной поста секционирования. Тяговые нагрузки одними выводами подключены к секциям контактных подвесок, другими - к рельсовым цепям. Секции контактных подвесок соединены между собой и подключены к распределительным устройствам тяговых подстанций через установки продольной емкостной компенсации. Установки поперечной емкостной компенсации одними выводами связаны с местом подключения секций контактных подвесок к установкам продольной емкостной компенсации на тяговых подстанциях. Другим выводом установки поперечной емкостной компенсации связаны с рельсовыми цепями. Рельсовые цепи подключены к распределительным устройствам тяговых подстанций через установки продольной емкостной компенсации. Поездной диспетчер связан с энергодиспетчером посредством линий связи. Энергодиспетчер соединен линиями связи с тяговыми подстанциями, и установками продольной и поперечной емкостной компенсации.Traction substations are interconnected by power lines connected to power transformers, as well as through switchgear with rail circuits and sections of contact suspensions connected to the section station. The contact suspension sections are connected by switches to the section post bus. Traction loads with one terminal are connected to sections of contact suspensions, others are connected to rail chains. The contact suspension sections are interconnected and connected to the switchgear of the traction substations through the installation of longitudinal capacitive compensation. Installations of transverse capacitive compensation by one terminal are connected with the connection point of contact suspension sections to longitudinal capacitive compensation installations at traction substations. Another conclusion of the installation of transverse capacitive compensation associated with rail circuits. Rail circuits are connected to the switchgear of traction substations through the installation of longitudinal capacitive compensation. The train dispatcher is connected to the energy dispatcher via communication lines. The energy dispatcher is connected by communication lines to traction substations, and longitudinal and transverse capacitive compensation units.

Известная система электроснабжения работает следующим образом. От тяговых подстанций через установки продольной компенсации по секциям контактных подвесок к тяговым нагрузкам протекают токи, которые возвращаются в распределительные устройства тяговых подстанций по рельсовым цепям. Поездной диспетчер управляет движением поездов на участке железной дороги и, при необходимости, по линии связи направляет энергодиспетчеру запросы об изменении параметров работы системы электроснабжения. По запросу поездного диспетчера энергодиспетчер управляет работой установок продольной и поперечной емкостной компенсации, регулирует напряжение на трансформаторах тяговых подстанций, обеспечивая электроснабжение тяговых нагрузок. По запросу энергодиспетчера поездной диспетчер при необходимости корректирует графики движения поездов на участке железной дороги.A known power supply system operates as follows. Currents flow from traction substations through longitudinal compensation units through sections of contact suspensions to traction loads, which are returned to the distribution substations of traction substations along rail chains. The train dispatcher controls the movement of trains on the railway section and, if necessary, sends requests to the energy dispatcher to change the parameters of the power supply system via the communication line. At the request of the train dispatcher, the energy dispatcher controls the operation of the longitudinal and transverse capacitive compensation units, regulates the voltage on the transformers of the traction substations, providing power to the traction loads. At the request of the energy dispatcher, the train dispatcher, if necessary, adjusts the train schedules on the railway section.

Известная система позволяет обеспечить питание тяговых нагрузок. Применение общепринятой схемы двустороннего питания позволяет распределить нагрузки на тяговые подстанции и снизить потери электроэнергии на тягу. Включение установок продольной емкостной компенсации уменьшает реактивное сопротивление от источника питания до тяговых нагрузок, благодаря чему снижаются потери напряжения. Включение установок поперечной емкостной компенсации уменьшает потери электроэнергии, связанные с потреблением тяговыми нагрузками реактивной мощности.The known system allows you to provide power to traction loads. The use of the generally accepted double-sided power supply circuit makes it possible to distribute the load on the traction substations and reduce the loss of electric power on the traction. The inclusion of longitudinal capacitive compensation settings reduces the reactance from the power source to traction loads, thereby reducing voltage losses. The inclusion of transverse capacitive compensation units reduces the energy losses associated with the consumption of reactive power by traction loads.

Недостаток известной системы электроснабжения заключается в том, что система не позволяет обеспечивать выполнение заданных графиков движения поездов при условии минимального расхода электроэнергии и поддержания необходимых уровней напряжений в тяговой сети. Двусторонняя схема питания при неравенстве напряжений на плечах смежных подстанций приводит к возникновению уравнительного тока, вызывающего дополнительные потери электроэнергии в тяговой сети.A disadvantage of the known power supply system is that the system does not allow the fulfillment of predetermined train schedules under the condition of minimum power consumption and maintaining the necessary voltage levels in the traction network. A two-sided power supply circuit with voltage inequality on the shoulders of adjacent substations leads to an equalizing current that causes additional energy losses in the traction network.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока [Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1982. - 582 с., Комлык В.И. Питание однофазной контактной сети. - Электрическая и тепловозная тяга, 1978 г. - №10. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации, ЦД-790. Инструкция энергодиспетчеру дистанции электроснабжения железных дорог, ЦЭ-684].Closest to the claimed device in technical essence and the achieved result is a power supply system for electrified railways of alternating current [Marquardt K.G. Power supply of electrified railways. - M .: Transport, 1982. - 582 p., Komlyk V.I. Power supply for single-phase contact network. - Electric and diesel traction, 1978 - No. 10. Instructions for the movement of trains and shunting on the railways of the Russian Federation, TsD-790. Instructions to the energy dispatcher of the distance of power supply of railways, CE-684].

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока содержит тяговые подстанции, выполненные в виде силовых трансформаторов с регулированием напряжения и распределительных устройств, подключенных к силовым трансформаторам, рельсовые цепи, секции контактных подвесок, тяговые нагрузки, пост секционирования, выполненный в виде первой и второй секций шины и выключателей, установки продольной и поперечной емкостной компенсации, линии связи, поездного диспетчера и энергодиспетчера.The electric power supply system of electrified railways of alternating current contains traction substations made in the form of power transformers with voltage regulation and switchgears connected to power transformers, rail circuits, sections of suspension suspensions, traction loads, sectioning station made in the form of the first and second bus sections and switches, installation of longitudinal and transverse capacitive compensation, communication lines, train dispatcher and energy dispatcher.

Тяговые подстанции связаны между собой линиями электропередачи, подключенными к силовым трансформаторам, а также, через распределительные устройства рельсовыми цепями и секциями контактных подвесок, подключенными к посту секционирования. Первая и вторая секции шины поста секционирования связаны выключателем. Секции контактных подвесок через выключатели подключены к первой и второй секциям шины поста секционирования. Тяговые нагрузки одними выводами подключены к секциям контактных подвесок, другими выводами - к рельсовым цепям. Секции контактных подвесок соединены между собой и подключены к распределительным устройствам тяговых подстанций через установки продольной емкостной компенсации. Установки поперечной емкостной компенсации одними выводами связаны с местом подключения секций контактных подвесок к установкам продольной емкостной компенсации на тяговых подстанциях, другими - с рельсовыми цепями. Рельсовые цепи подключены к распределительным устройствам тяговых подстанций через установки продольной емкостной компенсации. Поездной диспетчер связан с энергодиспетчером посредством линий связи. Энергодиспетчер соединен линиями связи с тяговыми подстанциями, выключателем первой и второй секций шины поста секционирования и установками продольной и поперечной емкостной компенсации.Traction substations are interconnected by power lines connected to power transformers, as well as through switchgear with rail circuits and sections of contact suspensions connected to the sectioning station. The first and second sections of the tire sectioning station are connected by a switch. The contact suspension sections through the switches are connected to the first and second sections of the section post bus. Traction loads with one terminal are connected to sections of contact suspensions, other terminals are connected to rail chains. The contact suspension sections are interconnected and connected to the switchgear of the traction substations through the installation of longitudinal capacitive compensation. Installations of transverse capacitive compensation with one terminal are connected to the connection point of contact suspension sections to longitudinal capacitive compensation units at traction substations, and others with rail chains. Rail circuits are connected to the switchgear of traction substations through the installation of longitudinal capacitive compensation. The train dispatcher is connected to the energy dispatcher via communication lines. The energy dispatcher is connected by communication lines to traction substations, a switch of the first and second sections of the section post bus, and longitudinal and transverse capacitive compensation units.

Система электроснабжения работает следующим образом. От тяговых подстанций через установки продольной компенсации по секциям контактных подвесок к тяговым нагрузкам протекают токи, которые возвращаются в распределительные устройства тяговых подстанций по рельсовым цепям. Поездной диспетчер управляет движением поездов на участке железной дороги и, при необходимости, по линии связи направляет энергодиспетчеру запросы об изменении параметров работы системы электроснабжения. По запросу поездного диспетчера энергодиспетчер управляет работой выключателя первой и второй секций шины поста секционирования, установок продольной и поперечной емкостной компенсации, регулирует напряжение на трансформаторах тяговых подстанций, обеспечивая электроснабжение тяговых нагрузок. По запросу энергодиспетчера поездной диспетчер при необходимости корректирует графики движения поездов на участке железной дороги.The power supply system operates as follows. From traction substations through the longitudinal compensation units along sections of contact suspensions to traction loads, currents flow back to the switchgear of traction substations along rail circuits. The train dispatcher controls the movement of trains on the railway section and, if necessary, sends requests to the energy dispatcher to change the parameters of the power supply system via the communication line. At the request of the train dispatcher, the energy dispatcher controls the operation of the switch of the first and second sections of the section post bus, the longitudinal and transverse capacitive compensation units, regulates the voltage on the transformers of the traction substations, providing power to the traction loads. At the request of the energy dispatcher, the train dispatcher, if necessary, adjusts the train schedules on the railway section.

Система электроснабжения позволяет обеспечить питание тяговых нагрузок. Применение общепринятой схемы двустороннего питания позволяет распределить нагрузки на тяговые подстанции и снизить потери электроэнергии на тягу. Благодаря выключателю в шине поста секционирования обеспечена возможность перехода от узловой схемы соединения контактных подвесок к петлевой схеме. Это позволяет ограничить уравнительные токи в тяговой сети и, тем самым, снизить дополнительные потери электроэнергии. Включение установок продольной емкостной компенсации уменьшает реактивное сопротивление от источника питания до тяговых нагрузок, благодаря чему снижаются потери напряжения. Включение установок поперечной емкостной компенсации уменьшает потери электроэнергии связанные с потреблением тяговыми нагрузками реактивной мощности.The power supply system allows you to provide power to traction loads. The use of the generally accepted double-sided power supply circuit makes it possible to distribute the load on the traction substations and reduce the loss of electric power on the traction. Thanks to the switch in the bus of the sectioning post, it is possible to switch from the nodal diagram of the connection of the contact pendants to the loop circuit. This allows you to limit surge currents in the traction network and, thereby, reduce additional energy losses. The inclusion of longitudinal capacitive compensation settings reduces the reactance from the power source to traction loads, thereby reducing voltage losses. The inclusion of transverse capacitive compensation units reduces the loss of electricity associated with the consumption of reactive power by traction loads.

Недостаток известной системы электроснабжения заключается в том, что система не позволяет обеспечивать выполнение заданных графиков движения поездов при условии минимального расхода электроэнергии и поддержания необходимых уровней напряжений в тяговой сети.A disadvantage of the known power supply system is that the system does not allow the fulfillment of predetermined train schedules under the condition of minimum power consumption and maintaining the necessary voltage levels in the traction network.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании системы электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, позволяющей обеспечивать выполнение заданных графиков движения поездов при условии минимального расхода электроэнергии и поддержания необходимых уровней напряжений в тяговой сети.The problem solved by the invention is to create a power supply system for electrified railways of alternating current, allowing to ensure the implementation of the set schedules of trains with a minimum power consumption and maintain the necessary voltage levels in the traction network.

Для решения поставленной задачи система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащая тяговые подстанции, выполненные в виде силовых трансформаторов с регулированием напряжения и распределительных устройств, подключенных к силовым трансформаторам, линии электропередачи, рельсовые цепи, секции контактных подвесок, тяговые нагрузки, пост секционирования, выполненный в виде первой и второй секций шины и выключателей, установки продольной и поперечной емкостной компенсации, линии связи, поездного диспетчера и энергодиспетчера, причем тяговые подстанции связаны между собой линиями электропередачи, подключенными к силовым трансформаторам, а также, через распределительные устройства рельсовыми цепями и секциями контактных подвесок, подключенных через выключатели к первой и второй секциям шины поста секционирования, связанных выключателем, при этом тяговые нагрузки одними выводами подключены к рельсовым цепям, другими - к секциям контактных подвесок, соединенных между собой и подключенных к распределительным устройствам тяговых подстанций через установки продольной емкостной компенсации, установки поперечной емкостной компенсации одними выводами связаны с местом подключения секций контактных подвесок к установкам продольной емкостной компенсации на тяговых подстанциях, другими - с рельсовыми цепями, подключенными к распределительным устройствам тяговых подстанций через установки продольной емкостной компенсации, поездной диспетчер связан посредством линий связи с энергодиспетчером, соединенным линиями связи с тяговыми подстанциями, выключателем первой и второй секций шины поста секционирования и установками продольной и поперечной емкостной компенсации, дополнительно снабжена блоком анализа схем, соединенным линиями связи с поездным диспетчером и энергодиспетчером, и блоком выбора схем, связанным с блоком анализа схем и энергодиспетчером посредством линий связи.To solve this problem, the power supply system of electrified railways of alternating current, containing traction substations made in the form of power transformers with voltage regulation and distribution devices connected to power transformers, power lines, rail circuits, sections of contact suspensions, traction loads, sectioning post, made in the form of the first and second sections of the bus and switches, installation of longitudinal and transverse capacitive compensation, communication lines, train di petcher and energy dispatcher, and traction substations are interconnected by power lines connected to power transformers, as well as through switchgear with rail circuits and sections of contact suspensions connected through switches to the first and second sections of the section post bus connected by a switch, while traction loads some conclusions are connected to rail circuits, others - to sections of contact suspensions, interconnected and connected to traction switchgears of stations through longitudinal capacitive compensation installations, transverse capacitive compensation installations with one terminal connected to the place of connection of contact suspension sections to longitudinal capacitive compensation installations at traction substations, others with rail circuits connected to traction substation switchgears through longitudinal capacitive compensation installations, the train dispatcher is connected by means of communication lines with an energy dispatcher connected by communication lines with traction substations, the first switch a second bus sectioning post sections and units of the longitudinal and transverse capacitive compensation, further provided with a circuit analysis unit connected with the communication lines, and Power dispatcher train dispatcher, and the selecting unit circuits associated with the circuit analysis unit and Power dispatcher via communication lines.

Заявляемое решение отличается от прототипа тем, что оно дополнительно снабжено блоком анализа схем, соединенным линиями связи с поездным диспетчером и энергодиспетчером, и блоком выбора схем, связанным с блоком анализа схем и энергодиспетчером посредством линий связи.The inventive solution differs from the prototype in that it is additionally equipped with a circuit analysis unit connected by communication lines to a train dispatcher and an energy dispatcher, and a circuit selection unit associated with a circuit analysis unit and an energy dispatcher via communication lines.

Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».The presence of significant distinguishing features indicates the conformity of the proposed solution to the patentability criterion of the invention of "novelty."

Благодаря отличительным признакам заявляемая система электроснабжения позволяет обеспечивать выполнение заданных графиков движения поездов при условии минимального расхода электроэнергии и необходимых уровней напряжений в тяговой сети. Это обусловлено тем, что по линиям связи от поездного диспетчера и энергодиспетчера в блок анализа схем, передается информация, необходимая для анализа схем питания тяговых нагрузок. Далее в блоке анализа схем для заданного расчетного периода времени на основе полученной информации анализируются технико-экономические показатели возможных схем питания тяговых нагрузок. Информация по возможным схемам питания из блока анализа схем поступает в блок выбора схем, где происходит выбор рациональной схемы питания. Далее информация о рациональной схеме питания на расчетный период времени поступает к энергодиспетчеру, который реализует питание тяговых нагрузок по рациональной схеме.Thanks to the distinguishing features of the claimed power supply system allows you to ensure the implementation of the set schedules of trains under the condition of minimum energy consumption and the required voltage levels in the traction network. This is due to the fact that along the communication lines from the train dispatcher and the energy dispatcher to the circuit analysis unit, information is transmitted that is necessary for the analysis of power supply schemes for traction loads. Further, in the circuit analysis unit for a given estimated time period, based on the information received, the technical and economic indicators of possible power supply schemes for traction loads are analyzed. Information on possible power circuits from the circuit analysis unit enters the circuit selection unit, where a rational power circuit is selected. Further, information about a rational power supply scheme for a calculated period of time goes to an energy dispatcher, which implements power to traction loads according to a rational scheme.

Неожиданным результатом является то, что система электроснабжения помимо обеспечения заданных графиков движения поездов при условии минимального расхода энергии и необходимых уровней напряжения в тяговой сети позволяет повысить качество электроэнергии в линиях электропередач питающей системы. Это обусловлено тем, что обеспечение заданных графиков движения поездов связано с выбором рациональной схемы питания тяговых нагрузок. Выбранная рациональная схема питания позволяет снизить уравнительные токи в тяговой сети. Благодаря этому уменьшаются доли уравнительных токов, протекающие во вторичных и первичных обмотках силовых трансформаторов тяговых подстанций. Это приводит к снижению коэффициентов несимметрии напряжений по обратной К_2U и нулевой K_0U последовательности в линиях электропередач.An unexpected result is that the power supply system, in addition to providing specified train schedules, subject to minimum energy consumption and the required voltage levels in the traction network, can improve the quality of electricity in the power lines of the supply system. This is due to the fact that the provision of predetermined train schedules is associated with the choice of a rational power supply scheme for traction loads. The selected rational power scheme allows you to reduce surge currents in the traction network. Due to this, the share of equalizing currents flowing in the secondary and primary windings of power transformers of traction substations is reduced. This leads to a decrease in the voltage asymmetry coefficients in the reverse K _2U and zero K _0U sequences in power lines.

Такая причинно-следственная связь не известна из уровня техники. Следовательно, она является новой, и заявляемое решение соответствует критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».Such a causal relationship is not known from the prior art. Therefore, it is new, and the claimed solution meets the criterion of patentability of the invention "inventive step".

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока иллюстрирована чертежами.The power supply system of electrified railways of alternating current is illustrated by drawings.

На фигуре 1 представлена схема системы электроснабжения.The figure 1 presents a diagram of a power supply system.

На фигуре 2 представлена блок-схема алгоритма выбора схем питания тяговых нагрузок.The figure 2 presents a block diagram of an algorithm for selecting power schemes for traction loads.

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока содержит тяговые подстанции 1, выполненные в виде силовых трансформаторов 2 с регулированием напряжения и распределительных устройств 3, подключенных к силовым трансформаторам 2, линии электропередачи 4, рельсовые цепи 5, секции контактных подвесок 6, тяговые нагрузки 7, пост секционирования 8, выполненный в виде первой 9 и второй 10 секций шины и выключателей 11, установки продольной 12 и поперечной 13 емкостной компенсации, линии связи 14, поездного диспетчера 15, энергодиспетчера 16, блок анализа схем 17 и блок выбора схем 18.The electric power supply system of electrified railways of alternating current contains traction substations 1 made in the form of power transformers 2 with voltage regulation and switchgears 3 connected to power transformers 2, power lines 4, rail circuits 5, sections of contact suspensions 6, traction loads 7, post section 8, made in the form of the first 9 and second 10 sections of the bus and switches 11, the installation of longitudinal 12 and transverse 13 capacitive compensation, communication lines 14, train dispatcher 15, energy the dispatcher 16, the circuit analysis unit 17 and the circuit selection unit 18.

Тяговые подстанции 1 связаны между собой линиями электропередачи 4, подключенными к силовым трансформаторам 2, а также, через распределительные устройства 3 рельсовыми цепями 5 и секциями контактных подвесок 6, подключенными к посту секционирования 8. Первая 9 и вторая 10 секции шины поста секционирования 8 связаны выключателем 11. Секции контактных подвесок 6 через выключатели 11 подключены к первой 9 и второй 10 секциям шины поста секционирования 8. Тяговые нагрузки 7 одними выводами подключены к секциям контактных подвесок 6, другими выводами - к рельсовым цепям 5. Секции контактных подвесок 6 соединены между собой и подключены к распределительным устройствам 3 через установки продольной емкостной компенсации 12. Установки поперечной емкостной компенсации 13 одними выводами связаны с местом подключения секций контактных подвесок 6 к установкам продольной емкостной компенсации 12 на тяговых подстанциях 1. Другими своими выводами установки поперечной емкостной компенсации 13 связаны с рельсовыми цепями 5. Поездной диспетчер 15 связан с энергодиспетчером 16 посредством линий связи 14. Энергодиспетчер 16 связан с тяговыми подстанциями 1, выключателем 11 первой 9 и второй 10 секции шины поста секционирования 8 и установками продольной 12 и поперечной 13 емкостной компенсации посредством линий связи 14. Блок анализа схем 17 связан с поездным диспетчером 15 и энергодиспетчером 16 посредством линий связи 14. Блок выбора схем 18 соединен линиями связи 14 с блоком анализа схем 17 и энергодиспетчером 16.Traction substations 1 are interconnected by power lines 4 connected to power transformers 2, and also, through switchgears 3 by rail chains 5 and contact suspension sections 6 connected to the sectioning station 8. The first 9 and second 10 sections of the bus sectioning station 8 are connected by a switch 11. The sections of the contact suspension 6 through the switches 11 are connected to the first 9 and second 10 sections of the bus post sectioning 8. Traction loads 7 with one of the leads connected to the sections of the contact suspension 6, the other leads to rail chains 5. The sections of the contact suspensions 6 are interconnected and connected to the switchgear 3 through the installation of longitudinal capacitive compensation 12. Installations of the transverse capacitive compensation 13 with one terminal are connected to the connection point of the sections of the suspension suspensions 6 to the installations of the longitudinal capacitive compensation 12 at traction substations 1. With their other conclusions, the transverse capacitive compensation settings 13 are connected to the rail circuits 5. The train dispatcher 15 is connected to the energy controller 16 via communication lines 14. E ergodispatcher 16 is connected with traction substations 1, a switch 11 of the first 9 and second 10 sections of the bus sectioning station 8 and the settings of the longitudinal 12 and transverse 13 capacitive compensation via communication lines 14. The circuit analysis unit 17 is connected to the train dispatcher 15 and the energy controller 16 via communication lines 14 The circuit selection unit 18 is connected by communication lines 14 to the circuit analysis unit 17 and the energy controller 16.

Система электроснабжения работает следующим образом. От тяговых подстанций 1 через установки продольной емкостной компенсации 12, по секциям контактных подвесок 6 к тяговым нагрузкам 7 протекают токи, которые возвращаются в распределительные устройства 3 тяговых подстанций 1 по рельсовым цепям 5.The power supply system operates as follows. From traction substations 1 through longitudinal compensation devices 12, through sections of contact suspensions 6 to traction loads 7, currents flow back to switchgears 3 of traction substations 1 along rail chains 5.

Поездной диспетчер 15 управляет движением поездов на участке железной дороги и по линии связи 14 взаимодействует с энергодиспетчером 16, который обеспечивает электроснабжение тяговых нагрузок. От поездного диспетчера 15 и энергодиспетчера 16 по линиям связи 14 в блок анализа схем 17 поступают данные, необходимые для выбора схем питания. Далее в блоке анализа схем 17 для заданного расчетного периода времени на основе полученной информации анализируются технико-экономические показатели схем питания тяговых нагрузок. Информация по возможным схемам питания из блока анализа схем 17 поступает в блок выбора схем 18, где происходит выбор рациональной схемы. Далее информация о рациональной схеме питания на расчетный период времени поступает к энергодиспетчеру 16, который реализует питание тяговых нагрузок по рациональной схеме, управляя работой выключателя 11 первой 9 и второй 10 секций шины поста секционирования 8, установок продольной 12 и поперечной 13 емкостной компенсации, регулируя напряжение на трансформаторах 2 тяговых подстанций 1.The train dispatcher 15 controls the movement of trains on the railway section and, through the communication line 14, interacts with the energy dispatcher 16, which provides power to the traction loads. From the train dispatcher 15 and the energy dispatcher 16 via communication lines 14 to the circuit analysis unit 17, the data necessary for selecting power circuits is received. Further, in the block of analysis of schemes 17 for a given estimated period of time, based on the information received, the technical and economic indicators of power schemes for traction loads are analyzed. Information on possible power circuits from the circuit analysis unit 17 enters the circuit selection unit 18, where a rational circuit is selected. Further, information on a rational power supply circuit for a calculated period of time goes to an energy controller 16, which provides power to the traction loads according to a rational circuit, controlling the operation of the switch 11 of the first 9 and second 10 sections of the section post bus 8, longitudinal 12 and transverse 13 capacitive compensation units, adjusting the voltage on transformers 2 traction substations 1.

Выбор схем питания тяговых нагрузок в блоках анализа 17 и выбора 18 схем системы электроснабжения выполняется по следующему алгоритму. В блоке 1 производится ввод исходных данных для анализа схем питания:The selection of power schemes for traction loads in the analysis blocks 17 and the selection of 18 power system circuits is performed according to the following algorithm. In block 1, the input data for the analysis of power circuits is input:

параметры тяговых подстанций, тяговой сети, системы внешнего электроснабжения, минимально и максимально допустимые напряжения в тяговой сети, графики движения, типы и массы поездов, параметры пути. На основании исходных данных в блоке 2 определяется расчетный период времени, для которого будут анализироваться схемы питания. В блоке 3 выбирается расчетная схема. Для выбранной схемы питания в блоке 4 выполняется расчет минимальных и максимальных напряжений в тяговой сети за расчетный период времени. В блоках 5 и 6 расчетные напряжения проверяются на соответствие их предельно допустимым минимальным U_min.p>U_min и максимальным U_max.p<U_mах значениям напряжений в тяговой сети. В случае невыполнения неравенства выполняется переход к блоку 3 и выбирается другая схема питания. Если полученные напряжения удовлетворяют установленным пределам, то в блоке 7 выполняется расчет расхода электроэнергии на организацию перевозок по выбранной схеме. В блоке 8 производится проверка того, все ли возможные схемы питания были рассмотрены. Если рассмотрены не все схемы питания, выполняется переход к следующей схеме питания. При рассмотрении всех возможных схем питания, в блоке 9 выбирается схема питания тяговых нагрузок, обеспечивающая минимальный расход электроэнергии. В блоке 10 выводится информация о выбранной схеме питания на заданный расчетный период времени.parameters of traction substations, traction network, external power supply system, minimum and maximum permissible voltage in the traction network, traffic schedules, types and masses of trains, track parameters. Based on the source data, in block 2, the estimated time period is determined for which power circuits will be analyzed. In block 3, a design scheme is selected. For the selected power circuit in block 4, the calculation of the minimum and maximum voltages in the traction network for the estimated period of time is performed. In blocks 5 and 6, the calculated stresses are checked for compliance with their maximum permissible minimum U _min.p > U _min and maximum U _max.p <U _max voltage values in the traction network. In case of inequality, the transition to block 3 is performed and another power scheme is selected. If the received voltages satisfy the established limits, then in block 7, the calculation of the energy consumption for the organization of transportation according to the selected scheme is performed. In block 8, a check is made to see if all possible power circuits have been considered. If not all power schemes are considered, the transition to the next power scheme is performed. When considering all possible power schemes, in block 9, a power scheme for traction loads is selected, which ensures minimal energy consumption. In block 10 displays information about the selected power scheme for a given estimated period of time.

Таким образом, заявляемое решение позволяет обеспечивать выполнение заданных графиков движения поездов при условии минимального расхода электроэнергии и необходимых уровней напряжений в тяговой сети. Кроме того, система электроснабжения позволяет повысить качество электроэнергии в линиях электропередач питающей системы, благодаря чему повышается энергоэффективность совместной работы электрифицированной железной дороги и системы электроснабжения.Thus, the claimed solution allows for the implementation of the set schedules of trains under the condition of minimum energy consumption and the necessary voltage levels in the traction network. In addition, the power supply system can improve the quality of electricity in the power lines of the supply system, thereby increasing the energy efficiency of the joint operation of the electrified railway and the power supply system.

Claims

The power supply system of electrified railways of alternating current, containing traction substations made in the form of power transformers with voltage regulation and switchgears connected to power transformers, power lines, rail circuits, sections of contact suspensions, traction loads, section section made in the form of the first and the second sections of the bus and switches, installation of longitudinal and transverse capacitive compensation, the communication line of the train dispatcher with the energy dispatcher, with than traction substations are interconnected by power lines connected to power transformers, as well as through switchgear with rail circuits and sections of contact suspensions connected through switches to the first and second sections of the section post bus connected by a switch, while traction loads are connected to rail loads by one terminal chains, others - to sections of contact suspensions, interconnected and connected to switchgears of traction substations through installations of food capacitive compensation, transverse capacitive compensation settings with one terminal connected to the location of the contact suspension sections to the longitudinal capacitive compensation units at traction substations, others with rail circuits connected to the traction substation switchgear through the longitudinal capacitive compensation units, the train dispatcher is connected via communication lines with an energy dispatcher connected by communication lines with traction substations, a switch of the first and second sections of the post bus section and installations of longitudinal and transverse capacitive compensation, characterized in that the system is additionally equipped with a power circuit analysis unit connected by communication lines to a train dispatcher and an energy dispatcher, and power circuit selection unit connected to a power circuit analysis unit and an energy dispatcher via communication lines.