RU2478049C1 - Electric power supply system of electrified ac railways - Google Patents
Electric power supply system of electrified ac railways Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478049C1 RU2478049C1 RU2011129592/11A RU2011129592A RU2478049C1 RU 2478049 C1 RU2478049 C1 RU 2478049C1 RU 2011129592/11 A RU2011129592/11 A RU 2011129592/11A RU 2011129592 A RU2011129592 A RU 2011129592A RU 2478049 C1 RU2478049 C1 RU 2478049C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- current
- unit
- input
- rolling stock
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроснабжения железных дорог на переменном токе напряжением 27,5 кВ, в частности к системам контроля и учета электроэнергии в системе тягового электроснабжения.The invention relates to the field of power supply of railways with alternating current voltage of 27.5 kV, in particular to systems for monitoring and accounting for electricity in the traction power supply system.
Для электрических железных дорог переменного тока известна проблема контроля электроэнергии, потребляемой электроподвижным составом от тяговых подстанций, которая заключается в точности ее контроля. Контроль электроэнергии, потребляемой электроподвижным составом от тяговых подстанций, в известных системах осуществляется на всем пути следования электроподвижного состава без учета потребления электроэнергии на движение по отдельному участку между тяговыми подстанциями различных дистанций электроснабжения, что обуславливает его низкую точность.For AC electric railways, the problem of controlling the electricity consumed by electric rolling stock from traction substations is known, which consists in the accuracy of its control. The control of the electric energy consumed by the electric rolling stock from traction substations in known systems is carried out along the entire route of the electric rolling stock without taking into account the electricity consumption for movement in a separate section between the traction substations of different power supply distances, which leads to its low accuracy.
Известна система энергоснабжения электрифицированного транспорта переменного тока, обеспечивающая питание электроподвижного состава [Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1982. - С.8, 242].A known system of power supply of electrified transport of alternating current, providing power to electric rolling stock [Marquardt K.G. Power supply of electrified railways. - M .: Transport, 1982. - S.8, 242].
Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока содержит тяговые подстанции, контактную сеть, рельсовые цепи и блок энергодиспетчера.The power supply system for electrified railways of alternating current contains traction substations, a contact network, rail circuits and an energy dispatcher unit.
Каждая тяговая подстанция содержит силовой трансформатор, питающие фидеры, измерительные преобразователи тока и напряжения, устройство для регулирования напряжения.Each traction substation contains a power transformer, power feeders, current and voltage transducers, and a voltage control device.
Тяговые подстанции связаны между собой контактной сетью и рельсовыми цепями. При этом контактная сеть через питающие фидеры соединена с силовым трансформатором тяговых подстанций.Traction substations are interconnected by a contact network and rail chains. In this case, the contact network is connected to the power transformer of the traction substations through the supply feeders.
Электроподвижной состав подключен к контактной сети и к рельсовым цепям.The electric rolling stock is connected to the contact network and to the rail circuits.
Измерительные преобразователи тока и напряжения включены в питающие фидеры и связаны с блоком энергодиспетчера, соединенным с устройством для регулирования напряжения.Measuring current and voltage transducers are included in the supply feeders and are connected to an energy dispatcher unit connected to a voltage regulation device.
Система электроснабжения работает следующим образом.The power supply system operates as follows.
Токи от силового трансформатора тяговых подстанций через питающие фидеры по контактной сети протекают к электроподвижному составу и возвращаются от него через рельсовые цепи в силовой трансформатор тяговых подстанций.The currents from the power transformer of traction substations through the supply feeders through the contact network flow to the electric rolling stock and return from it through rail circuits to the power transformer of traction substations.
В процессе питания электроподвижного состава происходит изменение (в частности, снижение) уровня напряжения в питающих фидерах тяговой подстанции, что регистрируется измерительными преобразователями тока и напряжения. От них информация об измененном уровне напряжения в питающих фидерах поступает в блок энергодиспетчера. Регулирование уровня напряжения в питающих фидерах осуществляется в момент снижения уровня напряжения на токоприемнике электроподвижного состава до минимально допустимого значения. При этом блок энергодиспетчера дает команду на переключение положения до рационального значения напряжения в устройстве для регулирования напряжения. Регулированием напряжения на силовом трансформаторе тяговой подстанции обеспечивается уровень напряжения в питающих фидерах, а также на электроподвижном составе в пределах допустимых значений.In the process of supplying electric rolling stock, a change (in particular, a decrease) in the voltage level in the supply feeders of the traction substation occurs, which is recorded by current and voltage transducers. From them, information about the changed voltage level in the supply feeders enters the power dispatcher unit. Regulation of the voltage level in the supply feeders is carried out at the time of lowering the voltage level at the current collector of the electric rolling stock to the minimum acceptable value. At the same time, the energy dispatcher unit gives a command to switch the position to a rational voltage value in the voltage regulating device. The voltage regulation on the power transformer of the traction substation ensures the voltage level in the supply feeders, as well as on the electric rolling stock, within the permissible values.
В промежутках времени между регулированием уровня напряжения в питающих фидерах этот уровень может отличаться от номинального значения, что приводит к снижению скорости движения электроподвижного состава в этих промежутках времени.In the time intervals between the regulation of the voltage level in the supply feeders, this level may differ from the nominal value, which leads to a decrease in the speed of the electric rolling stock in these time intervals.
Поддержание рационального значения напряжения в питающих фидерах позволяет обеспечить электроснабжение электроподвижного состава.Maintaining a rational voltage value in the supply feeders allows you to provide power to the electric rolling stock.
Недостаток известной системы электроснабжения заключается в значительном промежутке времени между регулированием напряжения до рационального значения в питающих фидерах тяговой подстанции, что приводит к снижению скорости движения электроподвижного состава и к невыполнению графика движения поездов.A disadvantage of the known power supply system lies in a significant period of time between voltage regulation to a rational value in the supply feeders of the traction substation, which leads to a decrease in the speed of the electric rolling stock and to the failure to fulfill the train schedule.
Это обусловлено тем, что поддержание требуемых значений напряжения в питающих фидерах тяговой подстанции происходит только в моменты времени, когда этот уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава достигает минимально допустимого значения, т.е. через большие промежутки времени. В течение этих промежутков напряжение на токоприемнике электроподвижного состава может существенно снизиться, что приведет к снижению скорости его движения и к невыполнению графика движения поездов.This is due to the fact that the maintenance of the required voltage values in the supply feeders of the traction substation occurs only at times when this voltage level at the current collector of the electric rolling stock reaches the minimum acceptable value, i.e. at large intervals. During these intervals, the voltage at the current collector of the electric rolling stock can significantly decrease, which will lead to a decrease in its speed and to failure to fulfill the train schedule.
Другой недостаток известной системы электроснабжения заключается в отсутствии контроля потребления электроэнергии электроподвижным составом на движение.Another disadvantage of the known power supply system is the lack of control of electricity consumption by electric rolling stock on the move.
Наиболее близкой к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, используемая в системе мониторинга инфраструктуры участков железных дорог [Пляскин А.К., Ли В.Н., Кейно М.Ю. Автоматизация оперативного мониторинга участков железных дорог [Текст] / Труды всероссийской научно-практической конференции, 11-12 ноября 2010 г., Хабаровск, ДВГУПС, 2010. - С.33].Closest to the claimed device in technical essence and the achieved result is a power supply system for electrified railways of alternating current, used in the monitoring system of infrastructure of railway sections [Plyaskin AK, Lee V.N., Keino M.Yu. Automation of operational monitoring of railway sections [Text] / Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference, November 11-12, 2010, Khabarovsk, DVGUPS, 2010. - P.33].
Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока содержит тяговые подстанции, контактную сеть, рельсовые цепи, блок энергодиспетчера, блок ГЛОНАСС/GPS, блок контроля тока и блок контроля напряжения.The electric power supply system of electrified railways of alternating current contains traction substations, a contact network, rail circuits, an energy dispatcher unit, a GLONASS / GPS unit, a current control unit and a voltage control unit.
Каждая тяговая подстанция содержит силовой трансформатор, питающие фидеры, измерительные преобразователи тока и напряжения, устройство для регулирования напряжения.Each traction substation contains a power transformer, power feeders, current and voltage transducers, and a voltage control device.
Тяговые подстанции связаны между собой контактной сетью и рельсовыми цепями. При этом контактная сеть через питающие фидеры соединена с силовыми трансформаторами тяговых подстанций.Traction substations are interconnected by a contact network and rail chains. In this case, the contact network is connected through power feeders to power transformers of traction substations.
Электроподвижной состав подключен к контактной сети и к рельсовым цепям. Блок ГЛОНАСС/GPS, блок контроля тока и блок контроля напряжения установлены на электроподвижном составе и связаны с блоком энергодиспетчера.The electric rolling stock is connected to the contact network and to the rail circuits. The GLONASS / GPS unit, the current control unit and the voltage control unit are mounted on an electrically rolling stock and are connected to the energy dispatch unit.
Измерительные преобразователи тока и напряжения включены в питающие фидеры и связаны с блоком энергодиспетчера, соединенным с устройством для регулирования напряжения.Measuring current and voltage transducers are included in the supply feeders and are connected to an energy dispatcher unit connected to a voltage regulation device.
Система электроснабжения работает следующим образом.The power supply system operates as follows.
Токи от силового трансформатора тяговых подстанций через питающие фидеры по контактной сети протекают к электроподвижному составу и возвращаются от него через рельсовые цепи в силовой трансформатор тяговых подстанций.The currents from the power transformer of the traction substations through the supply feeders through the contact network flow to the electric rolling stock and return from it through the rail circuits to the power transformer of the traction substations.
В процессе питания электроподвижного состава происходит изменение (в частности, снижение) уровня напряжения в питающих фидерах тяговой подстанции, что регистрируется измерительным преобразователем тока и напряжения. Одновременно в блоке ГЛОНАСС/GPS регистрируются координаты текущего местоположения электроподвижного состава, а в блоке контроля напряжения измеряется уровень напряжения на его токоприемнике. Информация о координатах местоположения электроподвижного состава и об уровне напряжения на его токоприемнике передается в блок энергодиспетчера.In the process of supplying electric rolling stock, a change (in particular, a decrease) in the voltage level in the supply feeders of the traction substation occurs, which is recorded by a current and voltage measuring transducer. At the same time, the coordinates of the current location of the electric rolling stock are recorded in the GLONASS / GPS unit, and the voltage level at its current collector is measured in the voltage control unit. Information about the coordinates of the location of the electric rolling stock and the voltage level at its current collector is transmitted to the power dispatch unit.
С учетом данной информации блок энергодиспетчера дает команду на переключение положения до рационального значения напряжения в устройстве для регулирования напряжения. Регулирование осуществляется в режиме реального времени. Регулированием напряжения на силовом трансформаторе тяговой подстанции обеспечивается уровень напряжения в питающих фидерах, а также на электроподвижном составе в пределах допустимых значений.Based on this information, the energy dispatcher unit gives a command to switch the position to a rational voltage value in the voltage regulating device. Regulation is carried out in real time. The voltage regulation on the power transformer of the traction substation ensures the voltage level in the supply feeders, as well as on the electric rolling stock, within the permissible values.
В процессе движения электроподвижного состава электроэнергия поступает на него от тяговых подстанций различных дистанций электроснабжения, расположенных на пути движения электроподвижного состава. При этом блок контроля тока и блок контроля напряжения измеряют соответственно ток и напряжение на токоприемнике электроподвижного состава в каждый момент времени. Данная информация передается в блок энергодиспетчера. В блоке энергодиспетчера на основании введенной информации определяется потребление электроэнергии на движение электроподвижного состава на всем пути его следования, что позволяет оценить точность выполнения графика движения поездов. Равенство фактически потребляемой электроэнергии и нормированного значения свидетельствует о выполнении графика движения поездов. Превышение фактически потребляемой электроэнергии над нормированным значением свидетельствует о нарушении выполнения графика движения поездов в результате неправильного содержания пути при исправном электроподвижном составе.In the process of movement of electric rolling stock, electricity is supplied to it from traction substations of various distances of power supply located on the path of movement of electric rolling stock. In this case, the current control unit and the voltage control unit measure, respectively, the current and voltage at the current collector of the electric rolling stock at each time point. This information is transmitted to the power dispatcher unit. On the basis of the entered information, the energy consumption for the movement of electric rolling stock along the entire route is determined in the energy dispatcher block, which allows us to evaluate the accuracy of the train schedule. The equality of the actually consumed electricity and the normalized value indicates the fulfillment of the train schedule. The excess of actually consumed electricity over the normalized value indicates a violation of the train schedule as a result of improper track maintenance with serviceable electric rolling stock.
Достоинство известной системы электроснабжения заключается в снижении длительности промежутка времени между регулированием напряжения до рационального значения в питающих фидерах тяговой подстанции, что приводит к обеспечению рационального напряжения в питающих фидерах в режиме реального времени и, как следствие, к выполнению графика движения поездов. Это обусловлено измерением напряжения на токоприемнике электроподвижного состава и питающих фидерах и его регулированием в каждый момент времени. Кроме того, известная система электроснабжения позволяет контролировать потребление электроэнергии электроподвижным составом на движение.The advantage of the known power supply system is to reduce the length of time between voltage regulation to a rational value in the supply feeders of the traction substation, which leads to the provision of rational voltage in the supply feeders in real time and, as a result, to fulfill the train schedule. This is due to the measurement of the voltage on the current collector of the electric rolling stock and supply feeders and its regulation at each time point. In addition, the well-known power supply system allows you to control the consumption of electricity by electric rolling stock on the move.
Недостаток известной системы электроснабжения заключается в низкой точности контроля потребления электроэнергии электроподвижным составом на движение. Это обусловлено тем, что контроль потребляемой электроэнергии осуществляется на всем пути следования электроподвижного состава без учета потребления электроэнергии на движение по отдельному участку между тяговыми подстанциями различных дистанций электроснабжения, что не позволяет определить конкретный участок движения электроподвижного состава с неправильным содержанием пути.A disadvantage of the known power supply system is the low accuracy of the control of electricity consumption by electric rolling stock for movement. This is due to the fact that the control of the consumed electricity is carried out along the entire route of the electric rolling stock without taking into account the electricity consumption for movement in a separate section between the traction substations of different power supply distances, which does not allow to determine a specific section of the movement of the electric rolling stock with the wrong track content.
Другим недостатком известной системы электроснабжения является усредненный учет потребляемой электроэнергии от каждой дистанции электроснабжения без определения действительного значения электроэнергии, поставляемой каждой дистанцией электроснабжения.Another disadvantage of the known power supply system is the averaged metering of consumed electricity from each distance of power supply without determining the actual value of the electricity supplied by each distance of power supply.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании системы электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, позволяющей повысить точность контроля потребления электроэнергии электроподвижным составом на движение, состояния пути и режима работы тяговой сети и тяговых подстанций за счет контроля потребления электроэнергии электроподвижным составом при движении по отдельному участку между смежными тяговыми подстанциями различных дистанций электроснабжения.The problem solved by the invention is to create a system of power supply of electrified railways of alternating current, which allows to increase the accuracy of control of electricity consumption by electric rolling stock for movement, the state of the path and operation mode of the traction network and traction substations by controlling the consumption of electricity by electric rolling stock when moving in a separate section between adjacent traction substations of various power supply distances.
Для решения поставленной задачи в систему электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащую тяговые подстанции, контактную сеть, рельсовые цепи, блок энергодиспетчера, блок ГЛОНАСС/GPS, блок контроля тока и блок контроля напряжения, при этом каждая тяговая подстанция представляет собой силовой трансформатор с питающими фидерами, с измерительными преобразователями тока и напряжения, с устройством для регулирования напряжения, тяговые подстанции связаны между собой контактной сетью и рельсовыми цепями, контактная сеть через питающие фидеры соединена с силовыми трансформаторами тяговых подстанций, блок ГЛОНАСС/GPS, блок контроля тока и блок контроля напряжения установлены на электроподвижном составе, а измерительные преобразователи тока и напряжения включены в питающие фидеры, выход блока энергодиспетчера соединен с устройством для регулирования напряжения, введены блок «И» и устройство для учета электроэнергии, при этом устройство для учета электроэнергии установлено соответственно на каждой тяговой подстанции и на каждом электроподвижном составе, причем на тяговой подстанции вход устройства для учета электроэнергии соединен с выходами измерительных преобразователей тока и напряжения, а выход - с первым входом блока «И», второй вход которого подключен к выходу блока ГЛОНАСС/GPS, третий вход - к выходу блока контроля тока и четвертый вход - к выходу блока контроля напряжения, и выход блока «И» соединен со входом блока энергодиспетчера, а на электроподвижном составе первый вход устройства для учета электроэнергии соединен с выходом блока контроля тока, второй вход - с выходом блока ГЛОНАСС/GPS, третий вход - с выходом блока контроля напряжения, и выход устройства для учета электроэнергии связан с пятым входом блока «И».To solve this problem, an electric power supply system for electrified railways of alternating current, containing traction substations, a contact network, rail circuits, an energy dispatcher unit, a GLONASS / GPS unit, a current control unit and a voltage control unit, each traction substation is a power transformer with power supplies feeders, with measuring current and voltage transducers, with a device for regulating voltage, traction substations are interconnected by a contact network and rail circuits, The contact network is connected through power feeders to traction substation power transformers, the GLONASS / GPS unit, the current control unit and the voltage control unit are mounted on an electrically movable structure, and the current and voltage transducers are included in the supply feeders, the output of the energy dispatch unit is connected to a voltage control device, an “I” block and a device for accounting for electricity were introduced, while a device for accounting for electricity is installed respectively at each traction substation and at each electric supply a mobile train, and at the traction substation, the input of the electric power metering device is connected to the outputs of the measuring current and voltage transducers, and the output is connected to the first input of the I block, the second input of which is connected to the output of the GLONASS / GPS unit, the third input is to the output of the control unit current and the fourth input to the output of the voltage control unit, and the output of the “And” block is connected to the input of the energy dispatcher block, and on an electrically rolling stock the first input of the device for metering electricity is connected to the output of the current control unit, the second input to the output the GLONASS / GPS unit, the third input is with the output of the voltage control unit, and the output of the device for electricity metering is connected to the fifth input of the “And” block.
Заявляемое решение отличается от прототипа тем, что система электроснабжения дополнительно снабжена блоком «И» и устройством для учета электроэнергии, при этом устройство для учета электроэнергии установлено соответственно на каждой тяговой подстанции и на каждом электроподвижном составе, причем на тяговой подстанции вход устройства для учета электроэнергии соединен с выходами измерительных преобразователей тока и напряжения, а выход - с первым входом блока «И», второй вход которого подключен к выходу блока ГЛОНАСС/GPS, третий вход - к выходу блока контроля тока и четвертый вход - к выходу блока контроля напряжения, и выход блока «И» соединен со входом блока энергодиспетчера, а на электроподвижном составе первый вход устройства для учета электроэнергии соединен с выходом блока контроля тока, второй вход - с выходом блока ГЛОНАСС/GPS, третий вход - с выходом блока контроля напряжения, и выход устройства для учета электроэнергии связан с пятым входом блока «И».The claimed solution differs from the prototype in that the power supply system is additionally equipped with an “I” block and a device for electricity metering, while the device for electricity metering is installed respectively at each traction substation and at each electric rolling stock, and at the traction substation the input of the device for electricity metering is connected with the outputs of the measuring transducers of current and voltage, and the output with the first input of the I block, the second input of which is connected to the output of the GLONASS / GPS unit, the third input is to the output of the current control unit and the fourth input to the output of the voltage control unit, and the output of the “I” block is connected to the input of the energy dispatcher unit, and on an electrically rolling stock the first input of the device for metering electricity is connected to the output of the current control unit, the second input to the output of the GLONASS unit / GPS, the third input is with the output of the voltage control unit, and the output of the device for metering electricity is connected to the fifth input of the “And” block.
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."
Введение в систему электроснабжения новых элементов: блока «И» и устройства для учета электроэнергии, приводящее к образованию новых взаимосвязей между элементами системы электроснабжения, обеспечивает повышение точности контроля потребления электроэнергии электроподвижным составом на движение, состояния пути и контроля режима работы тяговой сети и тяговых подстанций.Introduction to the power supply system of new elements: the “I” block and a device for electricity metering, which leads to the formation of new relationships between the elements of the power supply system, improves the accuracy of control of electricity consumption by electric rolling stock for movement, track conditions and control of the operating mode of the traction network and traction substations.
Это обусловлено тем, что в процессе работы системы электроснабжения информация о токе и напряжении на токоприемнике электроподвижного состава в устройстве для учета электроэнергии преобразуется в значение потребления электроэнергии ЭПС на движение и вместе с информацией о координатах текущего местоположения электроподвижного состава и информацией с устройства для учета электроэнергии тяговой подстанции передается в блок «И», где преобразуется в значение потребления электроэнергии электроподвижным составом на движение по отдельному участку между смежными тяговыми подстанциями, что повышает точность контроля измеряемых параметров для корректного их регулирования, оценки состояния пути и контроля режима работы тяговой сети и тяговых подстанций блоком энергодиспетчера.This is due to the fact that during the operation of the power supply system, information about the current and voltage at the current collector of the electric rolling stock in the electric power metering device is converted to the value of the electric power consumption of the EPS for movement and together with information about the coordinates of the current location of the electric rolling stock and information from the electric power metering device substations are transferred to the block “I”, where it is converted into the value of electricity consumption by electric rolling stock for movement separately mu portion between adjacent traction substations, which improves control accuracy of the measured parameters to their correct adjustment path state estimation and control modes and traction network traction substations Power dispatcher unit.
Из уровня техники явным образом не следует, что введение в систему электроснабжения новых элементов: блока «И» и устройства для учета электроэнергии, приводящее к образованию новых взаимосвязей между элементами системы электроснабжения, обуславливает повышение точности контроля потребления электроэнергии электроподвижным составом на движение, состояния пути и контроля режима работы тяговой сети и тяговых подстанций. Следовательно, причинно-следственная связь между существенными отличительными признаками и техническим результатом является новой и не известна в уровне техники. Наличие новой причинно-следственной связи свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».The prior art does not explicitly imply that the introduction of new elements into the power supply system: an “I” block and an electric power metering device, which leads to the formation of new relationships between elements of the power supply system, leads to an increase in the accuracy of control of electricity consumption by electric rolling stock for movement, track conditions and control of the operating mode of the traction network and traction substations. Therefore, the causal relationship between the essential distinguishing features and the technical result is new and not known in the prior art. The presence of a new causal relationship indicates the conformity of the proposed solution to the patentability criterion of the invention “inventive step”.
На фигуре представлена схема заявляемой системы электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, иллюстрирующая и подтверждающая ее работоспособность и «промышленную применимость» на примере системы электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока двухпутного участка.The figure shows a diagram of the inventive power supply system of electrified railways of alternating current, illustrating and confirming its operability and "industrial applicability" on the example of the power supply system of electrified railways of alternating current of a two-track section.
Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока содержит тяговые подстанции 1, контактную сеть 2 и рельсовые цепи 3, блок энергодиспетчера 4, блок ГЛОНАСС/GPS 5, блок контроля тока 6 и блок контроля напряжения 7, блок «И» 8 и устройство для учета электроэнергии 9.The electric power supply system of electrified railways of alternating current contains traction substations 1, a contact network 2 and rail circuits 3, an energy dispatcher unit 4, a GLONASS / GPS 5 unit, a current control unit 6 and a voltage control unit 7, an “I” unit 8 and an electric power metering device 9.
Контактная сеть 2 и рельсовые цепи 3 образуют тяговую сеть 10.Contact network 2 and rail chains 3 form a traction network 10.
Каждая тяговая подстанция 1 содержит силовой трансформатор 11, четыре питающих фидера 12, устройство для регулирования напряжения 13 и четыре измерительных преобразователя тока и напряжения 14.Each traction substation 1 contains a power transformer 11, four supply feeders 12, a device for regulating voltage 13 and four measuring transducers of current and voltage 14.
Тяговые подстанции 1 связаны между собой тяговой сетью 10. При этом контактная сеть 2 через питающие фидеры 12 соединена с силовыми трансформаторами 11 тяговых подстанций 1. В питающие фидеры 12 включены измерительные преобразователи тока и напряжения 14.Traction substations 1 are interconnected by a traction network 10. In this case, the contact network 2 is connected through power feeders 12 to power transformers 11 of traction substations 1. Measuring current and voltage transducers 14 are included in the supply feeders 12.
Электроподвижной состав 15 подключен к контактной сети 2 токоприемником 16, а к рельсовым цепям 3 - колесными парами 17. Блок ГЛОНАСС/GPS 5, блок контроля тока 6 и блок контроля напряжения 7 установлены на электроподвижном составе 15.The electric rolling stock 15 is connected to the contact network 2 by the current collector 16, and to the rail circuits 3 by wheel pairs 17. The GLONASS / GPS 5 unit, the current monitoring unit 6 and the voltage monitoring unit 7 are installed on the electric rolling stock 15.
Устройство для учета электроэнергии 9 установлено на каждой тяговой подстанции 1 и на каждом электроподвижном составе 15.A device for metering electricity 9 is installed on each traction substation 1 and on each electric rolling stock 15.
На тяговой подстанции 1 вход устройства для учета электроэнергии 9 соединен с выходами измерительных преобразователей тока и напряжения 14, а выход - с первым входом блока «И» 8. Второй вход блока «И» 8 подключен к выходу блока ГЛОНАСС/GPS 5, третий вход - к выходу блока контроля тока 6, четвертый вход - к выходу блока контроля напряжения 7, а выход блока «И» 8 соединен со входом блока энергодиспетчера 4.At the traction substation 1, the input of the metering device for electricity 9 is connected to the outputs of the measuring transducers of current and voltage 14, and the output is connected to the first input of the I block 8. The second input of the I block 8 is connected to the output of the GLONASS / GPS 5 block, the third input - to the output of the current control unit 6, the fourth input to the output of the voltage control unit 7, and the output of the “And” block 8 is connected to the input of the energy dispatcher 4.
На электроподвижном составе 15 первый вход устройства для учета электроэнергии 9 соединен с выходом блока контроля тока 6, второй вход - с выходом блока ГЛОНАСС/GPS 5, третий вход - с выходом блока контроля напряжения 7, выход устройства для учета электроэнергии 9 связан с пятым входом блока «И» 8.On the electric rolling stock 15, the first input of the electric power metering device 9 is connected to the output of the current control unit 6, the second input is the output of the GLONASS / GPS 5 unit, the third input is the output of the voltage control unit 7, the output of the electric power metering device 9 is connected to the fifth input block "And" 8.
Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока работает следующим образом.The power supply system of electrified railways AC operates as follows.
Токи от силового трансформатора 11 смежных тяговых подстанций 1 (ТПi, ТПi+1) через питающие фидеры 12 по контактной сети 2 протекают к электроподвижному составу 15 и возвращаются от него через рельсовые цепи 3 в силовой трансформатор 11 тяговых подстанций 1. При этом значения токов тяговых подстанций 1, протекающих к электроподвижному составу 15, обратно пропорциональны сопротивлению тяговой сети 10 от тяговых подстанций 1 до электроподвижного состава 15.The currents from the power transformer 11 of the adjacent traction substations 1 (TP i , TP i + 1 ) through the supply feeders 12 through the contact network 2 flow to the electric rolling stock 15 and return from it through the rail circuits 3 to the power transformer 11 of the traction substations 1. At the same time, the values the currents of traction substations 1 flowing to the electric rolling stock 15 are inversely proportional to the resistance of the traction network 10 from the traction substations 1 to the electric rolling stock 15.
В процессе питания электроподвижного состава 15 происходит изменение (в частности, снижение) уровня напряжения в питающих фидерах 12 тяговой подстанции 1. Значение напряжения и тока в питающих фидерах 12 тяговой подстанции 1 в каждый момент времени регистрируется измерительными преобразователями тока и напряжения 14. Данная информация от измерительных преобразователей тока и напряжения 14 передается в устройство для учета электроэнергии 9.In the process of supplying electric rolling stock 15, a change (in particular, a decrease) in the voltage level in the supply feeders 12 of the traction substation 1 occurs. The voltage and current values in the supply feeders 12 of the traction substation 1 are registered at each instant by measuring current and voltage transducers 14. This information from measuring transducers of current and voltage 14 is transmitted to a device for accounting for electricity 9.
Устройство для учета электроэнергии 9 определяет общий расход электроэнергии Wi и Wi+1 смежных тяговых подстанций 1 на питание электроподвижного состава и передает значения Wi и Wi+1 в блок «И» 8.The device for accounting for electricity 9 determines the total energy consumption of W i and W i + 1 of adjacent traction substations 1 for supplying electric rolling stock and transfers the values of W i and W i + 1 to block “I” 8.
Одновременно в блоке ГЛОНАСС/GPS 5 регистрируются координаты ХЭПС, YЭПС текущего местоположения электроподвижного состава 15, а в блоках контроля тока 6 и напряжения 7 измеряются соответственно ток и напряжение на его токоприемнике 16. Координаты текущего местоположения передаются в блок «И» 8. Ток и напряжение на токоприемнике электроподвижного состава 15 поступают в устройство для учета электроэнергии 9, где преобразуются в значение потребления электроэнергии Wэ электроподвижным составом на движение, передаваемого в блок «И» 8.At the same time, the coordinates X EPS , Y EPS of the current location of the electric rolling stock 15 are recorded in the GLONASS / GPS 5 block, and the current and voltage at its current collector 16 are measured in the current and voltage control units 6 and 16. The coordinates of the current location are transmitted to the “I” block 8. The current and voltage at the current collector of the electric rolling stock 15 are supplied to the electric power metering device 9, where they are converted into the electric energy consumption value W e by the electric rolling stock per movement transmitted to the “And” block 8.
В блоке «И» 8 на основании координат XЭПС, YЭПС текущего местоположения электроподвижного состава, а также значения Wэ определяется потребление электроэнергии Wэ.i,i+1 на движение электроподвижного состава 15 по отдельному участку между смежными тяговыми подстанциями 1 (ТПi, ТПi+1).In block “I” 8, based on the coordinates X EPS , Y EPS of the current location of the electric rolling stock, as well as the value of W e , the electricity consumption W ei, i + 1 is determined for the movement of the electric rolling stock 15 in a separate section between adjacent traction substations 1 (TP i , TP i + 1 ).
Из блока «И» 8 значения напряжения в питающих фидерах 12 тяговой подстанции 1, значение общих расходов электроэнергии Wi и Wi+1 по тяговым подстанциям 1, а также значение Wэ.i,i+1 передаются в блок энергодиспетчера 4.From block “I” 8, the voltage values in the supply feeders 12 of the traction substation 1, the value of the total energy consumption W i and W i + 1 for traction substations 1, as well as the value of W e, i, i + 1 are transmitted to the power dispatch unit 4.
При поступлении информации в блок энергодиспетчера 4 он осуществляет следующее.Upon receipt of information in the block of the energy controller 4, he carries out the following.
Во-первых, блок энергодиспетчера 4 с учетом информации об уровне напряжения в питающих фидерах 12 тяговой подстанции 1 дает команду на переключение положения до номинального значения напряжения в устройстве для регулирования напряжения 13, которое обеспечивает уровень напряжения в питающих фидерах 12 силового трансформатора 11 тяговых подстанций 1, а также на электроподвижном составе 15 в пределах допустимых значений. В устройстве 13 регулирование осуществляется в режиме реального времени.Firstly, the power dispatcher unit 4, taking into account information about the voltage level in the supply feeders 12 of the traction substation 1, gives a command to switch the position to the nominal voltage value in the voltage regulating device 13, which provides the voltage level in the supply feeders 12 of the power transformer 11 of the traction substations 1 , as well as on electric rolling stock 15 within acceptable values. In the device 13, the regulation is carried out in real time.
Это позволяет контролировать уровень напряжения в питающих фидерах 12 тяговой подстанции 1 и осуществлять его регулирование в каждый момент времени, что повышает точность выполнения графика движения поездов.This allows you to control the voltage level in the feed feeders 12 of the traction substation 1 and to carry out its regulation at each moment of time, which increases the accuracy of the execution of the train schedule.
Во-вторых, блок энергодиспетчера 4 на основании информации о потреблении электроэнергии Wэ.i,i+1 электроподвижным составом 15 на движение по отдельному участку между смежными тяговыми подстанциями 1 определяет доли, приходящиеся на тяговые подстанции 1 различных дистанций электроснабжения.Secondly, the power dispatcher unit 4, based on information on the energy consumption W ei, i + 1 by electric rolling stock 15 per movement in a separate section between adjacent traction substations 1, determines the shares attributable to traction substations 1 of different power supply distances.
Это позволяет определить действительные значения поставляемой электроэнергии каждой дистанцией электроснабжения, что повышает точность контроля потребления электроэнергии электроподвижным составом 15 по отдельному участку между смежными тяговыми подстанциями 1.This allows you to determine the actual values of the supplied electricity at each distance of power supply, which increases the accuracy of control of electricity consumption by electric rolling stock 15 in a separate section between adjacent traction substations 1.
Повышение точности контроля потребления электроэнергии электроподвижным составом 15 по отдельному участку между смежными тяговыми подстанциями 1 позволяет оценить состояние пути и выполнение электроподвижным составом 15 графика движения поездов при движении по участку между смежными тяговыми подстанциями 1. Равенство фактически потребляемой электроэнергии Wэ.i,i+1 и ее нормированного значения 
В-третьих, блок энергодиспетчера 4 по известным значениям информации об общих расходах электроэнергии Wi и Wi+1 смежных тяговых подстанций 1, а также потреблению электроэнергии Wэ.i,i+1 электроподвижным составом 15 на движение по отдельному участку между смежными тяговыми подстанциями 1 определяет значение уравнительных токов в тяговой сети 10.Thirdly, the energy dispatcher unit 4 according to known values of information about the total energy consumption W i and W i + 1 of adjacent traction substations 1, as well as the consumption of electricity W ei, i + 1 by electric rolling stock 15 for movement along a separate section between adjacent traction substations substations 1 determines the value of the surge currents in the traction network 10.
Значение потерь электроэнергии ΔW в тяговой сети 10 находится по известным формулам.The value of energy losses ΔW in the traction network 10 is found according to known formulas.
где Wi - общий расход электроэнергии по тяговой подстанции 1 ТПi; Wэ.i,i+1 - потребление электроэнергии электроподвижным составом 15 на движение по отдельному участку между смежными тяговыми подстанциями 1.where W i - total energy consumption for traction substation 1 TP i ; W ei, i + 1 - electricity consumption by electric rolling stock 15 for movement in a separate section between adjacent traction substations 1.
Структура потерь электроэнергии ΔW в тяговой сети включает потери электроэнергии на тягу поездов ΔW0 и дополнительные потери электроэнергии ΔWд.The structure of electric energy losses ΔW in the traction network includes electric energy losses for train traction ΔW 0 and additional electric energy losses ΔW d .
ΔW=ΔW0+ΔWд.ΔW = ΔW 0 + ΔW d .
Потери электроэнергии на тягу ΔW0 зависят от нагрузок электроподвижного состава 15, графиков движения и находятся расчетным путем. На основании известных потерь электроэнергии ΔW в тяговой сети 10 и потерь электроэнергии на тягу ΔWо определяются дополнительные потери электроэнергии ΔWд, которые обусловлены уравнительным током в тяговой сети 10.Losses of electric energy for thrust ΔW 0 depend on the loads of electric rolling stock 15, schedules and are calculated. Based on the known electric energy losses ΔW in the traction network 10 and electric energy losses on the traction ΔW о , additional electric energy losses ΔW d are determined, which are caused by the surge current in the traction network 10.
ΔWд=(Iэу)2RтсT.ΔW d = (I eu ) 2 R tf T.
где Iэу - эффективное значение уравнительного тока; Rтс - активное сопротивление тяговой сети 10; T - расчетный период.where I eu - the effective value of the surge current; R TC - the active resistance of the traction network 10; T is the billing period.
Известные значения дополнительных потерь электроэнергии позволяют определить эффективное значение уравнительного тока в тяговой сети 10.Known values of the additional losses of electricity allow you to determine the effective value of the surge current in the traction network 10.
Значение уравнительного тока позволяет судить о режиме работы тяговой сети 10 и тяговых подстанций 1.The value of the surge current allows you to judge the operating mode of the traction network 10 and traction substations 1.
В случае значительной разности напряжений на шинах смежных тяговых подстанций 1 в тяговой сети 10 протекают большие значения уравнительных токов, что вызывает перегрузку тяговой сети 10, питающих фидеров 12 тяговых подстанций 1 и силовых трансформаторов 11, нарушение работы устройств релейной защиты и автоматики и может привести к невозможности питания электроподвижного состава 15 по схеме двухстороннего питания.In the case of a significant voltage difference on the tires of adjacent traction substations 1 in the traction network 10, large equalizing currents flow, which causes an overload of the traction network 10, supply feeders 12 of the traction substations 1 and power transformers 11, disruption of the relay protection and automation devices and can lead to the impossibility of supplying electric rolling stock 15 according to the two-way power scheme.
Кроме того, известные значения уравнительного тока позволяют определить коэффициенты эффективности схем питания на расчетный интервал, произвести оценку их качества и выбрать рациональную схему, обеспечивающую напряжение в контактной сети 2 в пределах допустимых значений, а также минимум дополнительных потерь электроэнергии.In addition, the known values of the equalizing current make it possible to determine the efficiency coefficients of the supply circuits for the design interval, evaluate their quality and choose a rational circuit that provides voltage in the contact network 2 within the acceptable values, as well as a minimum of additional energy losses.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129592/11A RU2478049C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Electric power supply system of electrified ac railways |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129592/11A RU2478049C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Electric power supply system of electrified ac railways |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011129592A RU2011129592A (en) | 2013-01-20 |
| RU2478049C1 true RU2478049C1 (en) | 2013-03-27 |
Family
ID=48805163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011129592/11A RU2478049C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Electric power supply system of electrified ac railways |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2478049C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2595088C1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Electrified ac railways 25kw power supply system |
| RU2664391C1 (en) * | 2014-08-29 | 2018-08-17 | Сименс Акциенгезелльшафт | Device for the railway track section traction energy supply system connection to the three-phase power supply network |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661628C1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Electric power supply system of 25 kv ac electrified railways |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2137623C1 (en) * | 1997-07-31 | 1999-09-20 | Бочев Александр Сергеевич | Device for reducing equalizing currents and limiting short circuit currents |
| JP2008024172A (en) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Toshiba Corp | Feeder system for electric railway |
| RU89037U1 (en) * | 2009-07-17 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | ELECTRICITY ELECTRICITY SYSTEM OF AC ELECTRIC RAILWAYS |
| RU2406624C1 (en) * | 2009-12-14 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Electric power supply system of electrified ac railways |
-
2011
- 2011-07-15 RU RU2011129592/11A patent/RU2478049C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2137623C1 (en) * | 1997-07-31 | 1999-09-20 | Бочев Александр Сергеевич | Device for reducing equalizing currents and limiting short circuit currents |
| JP2008024172A (en) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Toshiba Corp | Feeder system for electric railway |
| RU89037U1 (en) * | 2009-07-17 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | ELECTRICITY ELECTRICITY SYSTEM OF AC ELECTRIC RAILWAYS |
| RU2406624C1 (en) * | 2009-12-14 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Electric power supply system of electrified ac railways |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664391C1 (en) * | 2014-08-29 | 2018-08-17 | Сименс Акциенгезелльшафт | Device for the railway track section traction energy supply system connection to the three-phase power supply network |
| RU2595088C1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Electrified ac railways 25kw power supply system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011129592A (en) | 2013-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20110038046A (en) | Power adjustment system adapted for powering an electric line for supplying power to vehicles | |
| WO2014049893A1 (en) | Railway power management device, railway power management method, and railway power management program | |
| RU2478049C1 (en) | Electric power supply system of electrified ac railways | |
| US20140152087A1 (en) | Control Device for Railway Power Conditioner and Control System for Railway Power Conditioner | |
| CN111191181B (en) | Operation energy consumption calculation method for optimizing energy-saving speed of multiple trains in rail transit | |
| WO2017056393A1 (en) | System and method for reducing the electric power consumption of railway system | |
| RU2427484C1 (en) | Electric power supply system of electrified ac railways | |
| KR101093030B1 (en) | A fault location estimation technique using fault current ratio flowing catenary of the both sides between fault zone in ac feeding system and method | |
| KR101090957B1 (en) | The return current ratio measurement system for real time leakage current monitoring on the dc railway system | |
| RU2425764C1 (en) | Railway traction energy system | |
| Aoki et al. | Power interchange system for reuse of regenerative electric power | |
| RU2595088C1 (en) | Electrified ac railways 25kw power supply system | |
| CN111391893B (en) | Subway train position detection system | |
| Ho et al. | Load flow in electrified railway | |
| Cheremisin et al. | Assessment of train traction electric energy losses | |
| JP2016032950A (en) | Control device | |
| CN111342498A (en) | Maximum demand control system and method for railway traction substation | |
| CN208827638U (en) | Metro stray current based on voltage compensation inhibits system | |
| Smith et al. | Integrated charging of EVs using existing LVDC light rail infrastructure: a case study | |
| Courtois | Why the 2* 25 kv alternative?(autotransformer traction supply) | |
| López-López et al. | A variable no-load voltage scheme for improving energy efficiency in DC-electrified mass transit systems | |
| JP2010219336A (en) | Photovoltaic power generation system for electric railways | |
| PL229681B1 (en) | Method for active regulation of load of rectifier units in the railway traction substation and method for active regulation of load of rectifier units in the railway traction substation | |
| KR101497345B1 (en) | Method and system for compensation of railway power load using a fuel battery train | |
| RU2705517C1 (en) | Stand for calculation of short circuit currents of inter-substation zone of traction ac network |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160716 |