RU2550582C1 - Alternating current supply system per 25 kv for electrified railroads - Google Patents
Alternating current supply system per 25 kv for electrified railroads Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550582C1 RU2550582C1 RU2013149577/11A RU2013149577A RU2550582C1 RU 2550582 C1 RU2550582 C1 RU 2550582C1 RU 2013149577/11 A RU2013149577/11 A RU 2013149577/11A RU 2013149577 A RU2013149577 A RU 2013149577A RU 2550582 C1 RU2550582 C1 RU 2550582C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- traction
- sensors
- transformers
- windings
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области электрифицированных железных дорог и может быть использовано для питания как тяговой, так и нетяговой нагрузки.The claimed invention relates to the field of electrified railways and can be used to power both traction and non-traction loads.
Характерной особенностью работы трехфазных трехобмоточных тяговых трансформаторов является резко неравномерная тяговая нагрузка, в результате чего трансформаторы во время эксплуатации испытывают неоднократные толчки тока. Кроме того, в тяговой сети, особенно на больших станциях, на которых расположены электровозные депо, наблюдается большое количество коротких замыканий, осложняющих эксплуатацию трансформаторов.A characteristic feature of the operation of three-phase three-winding traction transformers is a sharply uneven traction load, as a result of which transformers experience repeated current surges during operation. In addition, in the traction network, especially at large stations where electric locomotives are located, there are a large number of short circuits that complicate the operation of transformers.
Общеизвестно, что отказ тяговых трансформаторов существенно возрастает после 8-12 лет эксплуатации и в 19% случаев обусловлен повреждением их обмоток [Бардушко В.Д. Контроль остаточного ресурса тяговых трансформаторов [Текст] / В.Д. Бардушко, В.П. Закарюкин, А.В. Крюков // Вестник Иркутского Государственного Технического Университета. - 2010. - №3. - С.104-110].It is well known that the failure of traction transformers increases significantly after 8-12 years of operation and in 19% of cases is caused by damage to their windings [Bardushko V.D. Monitoring the residual life of traction transformers [Text] / V.D. Bardushko, V.P. Zakaryukin, A.V. Kryukov // Bulletin of Irkutsk State Technical University. - 2010. - No. 3. - S.104-110].
Проблема тяговых трансформаторов, работающих в системе тягового электроснабжения железной дороги переменного тока 25 кВ, заключается в сниженной надежности работы вследствие термического повреждения изоляции обмоток тяговых трансформаторов.The problem of traction transformers operating in the traction power supply system of an alternating current railway of 25 kV lies in reduced reliability due to thermal damage to the insulation of the windings of traction transformers.
Известна система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ [Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог [Текст]: учеб. для вузов ж.д. трансп. / К.Г. Марквардт - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1982. - 528 с.].A known system of electrified railways of
Система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ содержит линии электропередач, тяговые подстанции, конденсаторные установки продольной и поперечной емкостной компенсации, тяговую сеть, посты секционирования, тяговые нагрузки, линии связи, а также диспетчерский пункт.The 25 kV AC electrified railway system contains power lines, traction substations, capacitor units for longitudinal and transverse capacitive compensation, traction network, sectioning posts, traction loads, communication lines, as well as a control center.
Тяговые подстанции содержат трехфазные трехобмоточные трансформаторы с устройством регулирования напряжения под нагрузкой и датчиками контроля температуры трансформаторного масла и распределительные устройства.Traction substations contain three-phase three-winding transformers with a voltage control device under load and transformer oil temperature control sensors and switchgears.
Тяговая сеть содержит контактную сеть, разделенную на секции нейтральными вставками и изолирующими сопряжениями, а также рельсовую сеть.The traction network contains a contact network, divided into sections by neutral inserts and insulating mates, as well as a rail network.
Диспетчерский пункт содержит поездного и энергодиспетчеров.The control room contains train and energy dispatchers.
Каждый пост секционирования выполнен в виде двух секций шин с фидерными выключателями, которые разделены шинным выключателем.Each sectioning station is made in the form of two bus sections with feeder switches, which are separated by a bus switch.
Тяговые трехфазные трехобмоточные трансформаторы подстанций электрически объединены между собой посредством линии электропередач и тяговой сети.Three-phase traction three-winding transformers of substations are electrically interconnected by means of a power line and a traction network.
Обмотки высшего напряжения каждого тягового трансформатора подключены к линии электропередач, а тяговые обмотки - к распределительному устройству напряжением 27,5 кВ, которое соединено с секциями контактной сети и рельсовой сети через конденсаторные устройства продольной емкостной компенсации. Секции контактной сети объединены между собой посредством постов секционирования через их фидерные и шинные выключатели.The high voltage windings of each traction transformer are connected to the power line, and the traction windings are connected to a 27.5 kV switchgear, which is connected to the sections of the contact network and the rail network through capacitive longitudinal capacitive compensation devices. Contact network sections are interconnected by means of sectioning posts through their feeder and bus switches.
Каждая конденсаторная установка поперечной емкостной компенсации одним выводом подключена к незаземленной фазе распределительного устройства 27,5 кВ, а другим выводом - к заземленной фазе распределительного устройства 27,5 кВ.Each transverse capacitive compensation capacitor unit is connected to the ungrounded phase of the 27.5 kV switchgear with one terminal and the other terminal to the grounded phase of the 27.5 kV switchgear.
Тяговые нагрузки подключены одним выводом к контактной сети, а другим - к рельсовой сети.Traction loads are connected with one pin to the contact network, and the other to the rail network.
Поездной и энергодиспетчера связаны между собой при помощи линий связи. Причем энергодиспетчер соединен через линии связи с тяговыми подстанциями, с каждым фидерным и шинными выключателями постов секционирования, а также с конденсаторными установками продольной и поперечной емкостной компенсации.The train and energy dispatchers are interconnected using communication lines. Moreover, the energy dispatcher is connected via communication lines to traction substations, to each feeder and bus switches of the sectioning posts, as well as to capacitor units of longitudinal and transverse capacitive compensation.
Каждый датчик контроля температуры трансформаторного масла соединен посредством линии связи с системой сигнализации и управления устройств тяговой подстанции.Each transformer oil temperature control sensor is connected via a communication line to the alarm and control system of traction substation devices.
Система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ работает следующим образом.The system of electrified
По линиям электропередач, обмоткам тяговых трансформаторов, распределительным устройствам тяговых подстанций и тяговой сети протекают токи тяговых нагрузок. Причем от каждого распределительного устройства 27,5 кВ через конденсаторные установки продольной емкостной компенсации и секции контактной сети протекают токи к тяговым нагрузкам, возвращаясь к распределительным устройствам 27,5 кВ через рельсовою сеть и конденсаторные установки продольной емкостной компенсации. При этом каждый участок тяговой сети получает питание от соответствующей ему тяговой подстанции, по крайней мере, через один тяговый трансформатор подстанции, а, при необходимости, и через несколько трансформаторов.Traction loads flow through power lines, windings of traction transformers, switchgears of traction substations and the traction network. Moreover, currents to traction loads flow from each 27.5 kV switchgear through capacitor units of longitudinal capacitive compensation and sections of the contact network, returning to 27.5 kV switchgears through the rail network and capacitor units of longitudinal capacitive compensation. At the same time, each section of the traction network receives power from the corresponding traction substation through at least one traction transformer of the substation, and, if necessary, through several transformers.
Поездной диспетчер поддерживает заданный график движения поездов на участке железной дороги и при необходимости отсылает запрос по линиям связи энергодиспетчеру на изменения технических параметров работы системы. Для этого энергодиспетчер управляет фидерными и шинными выключателями постов секционирования, конденсаторными установками продольной и поперечной емкостной компенсации, устройствами регулирования напряжения под нагрузкой, тяговыми трансформаторами, изменяя параметры работы системы, и тем самым обеспечивает напряжения тяговой сети в рациональных приделах и бесперебойное электроснабжение тяговых нагрузок. Также по запросу уже энергодиспетчера, поездной диспетчер корректирует график движения поездов на участке железной дороги.The train dispatcher maintains a given train schedule on a railway section and, if necessary, sends a request via communication lines to the energy dispatcher for changes in the technical parameters of the system. To do this, the energy dispatcher controls the feeder and bus circuit breakers of the sectioning posts, capacitor units for longitudinal and transverse capacitive compensation, voltage control devices under load, traction transformers, changing the parameters of the system, and thereby ensures the voltage of the traction network in rational aisles and uninterrupted power supply to traction loads. Also, at the request of the energy dispatcher, the train dispatcher adjusts the train schedule on the railway section.
Одновременно с этим, каждый датчик контроля температуры трансформаторного масла подает сигнал на систему сигнализации и управления, которая, при необходимости, управляет коммутационным оборудованием тяговых подстанций.At the same time, each transformer oil temperature control sensor sends a signal to the alarm and control system, which, if necessary, controls the switching equipment of traction substations.
Известная система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ обеспечивает двустороннее питание тяговых нагрузок и распределяет потребляемую ими электроэнергию между смежными тяговыми подстанциями, что снижает потери электроэнергии в тяговой сети по сравнению с одностороннем питанием. Благодаря возможности управления выключателями поста секционирования, обеспечивается переход к различным смехам питания тяговых нагрузок. Например, возможен переход к схеме двустороннего питания - узловой, одностороннего - петлевой, консольной и встречно консольной. Такая гибкость в выборе схем питания позволяет исключить уравнительные токи в тяговой сети и, соответственно, потери электрической энергии, вызываемые ими. Включения конденсаторных установок продольной и поперечной емкостной компенсации уменьшает реактивное сопротивление тяговой сети и снижает величину перетоков реактивной мощности, от источников питания до тяговых нагрузок, благодаря чему повышается коэффициент мощности на тяговых подстанциях.The well-known system of electrified railways of
Недостатком известной системы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ является то, что данная система ограничивает выполнение заданных графиков движения поездов при условии несоответствия минимальным значениям расхода электрической энергии и поддержания рационального уровня напряжения в тяговой сети.A disadvantage of the known system of electrified railways of
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ [Патент №2427484, МПК B60M 3/02, Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока / Н.П. Григорьев, А.А. Крикун; ДВГУПС (РФ) - 2009119621/11; Заявлено 17.05.2010; Опубликовано 27.08.2011, Бюл. №24. - 10 с.].The closest to the claimed technical solution for the combination of essential features is a system of electrified railways of
Система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ содержит линии электропередач, тяговые подстанции, конденсаторные установки продольной и поперечной емкостной компенсации, тяговую сеть, посты секционирования, тяговые нагрузки, линии связи, а также диспетчерский пункт.The 25 kV AC electrified railway system contains power lines, traction substations, capacitor units for longitudinal and transverse capacitive compensation, traction network, sectioning posts, traction loads, communication lines, as well as a control center.
Тяговые подстанции содержат трехфазные трехобмоточные трансформаторы с устройством регулирования напряжения под нагрузкой и датчиками контроля температуры трансформаторного масла и распределительные устройства.Traction substations contain three-phase three-winding transformers with a voltage control device under load and transformer oil temperature control sensors and switchgears.
Тяговая сеть содержит контактную сеть, разделенную на секции нейтральными вставками и изолирующими сопряжениями, а также рельсовую сеть.The traction network contains a contact network, divided into sections by neutral inserts and insulating mates, as well as a rail network.
Диспетчерский пункт содержит поездного и энергодиспетчеров, блок анализа и блок выбора схем питания тяговых нагрузок.The control room contains train and power dispatchers, an analysis unit and a unit for selecting power schemes for traction loads.
Каждый пост секционирования выполнен в виде двух секций шин с фидерными выключателями, которые разделены шинным выключателем.Each sectioning station is made in the form of two bus sections with feeder switches, which are separated by a bus switch.
Тяговые трехфазные трехобмоточные трансформаторы подстанций электрически объединены между собой посредством линии электропередач и тяговой сети.Three-phase traction three-winding transformers of substations are electrically interconnected by means of a power line and a traction network.
Обмотки высшего напряжения каждого тягового трансформатора подключены к линии электропередач, а тяговые обмотки - к распределительному устройству напряжением 27,5 кВ, которое соединено с секциями контактной сети и рельсовой сети через конденсаторные устройства продольной емкостной компенсации. Секции контактной сети объединены между собой посредством постов секционирования через их фидерные и шинные выключатели.The high voltage windings of each traction transformer are connected to the power line, and the traction windings are connected to a 27.5 kV switchgear, which is connected to the sections of the contact network and the rail network through capacitive longitudinal capacitive compensation devices. Contact network sections are interconnected by means of sectioning posts through their feeder and bus switches.
Каждая конденсаторная установка поперечной емкостной компенсации одним выводом подключена к незаземленной фазе распределительного устройства 27,5 кВ, а другим выводом - к заземленной фазе распределительного устройства 27,5 кВ.Each transverse capacitive compensation capacitor unit is connected to the ungrounded phase of the 27.5 kV switchgear with one terminal and the other terminal to the grounded phase of the 27.5 kV switchgear.
Тяговые нагрузки подключены одним выводом к контактной сети, а другим - к рельсовой сети.Traction loads are connected with one pin to the contact network, and the other to the rail network.
Поездной и энергодиспетчера связаны между собой и соединены с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок при помощи линий связи. При этом энергодиспетчер также связан и с блоком выбора схем питания тяговых нагрузок. Блоки выбора и анализа схем питания тяговых нагрузок объединены между собой посредством линий связи.The train and energy dispatchers are interconnected and connected to the unit for analyzing the power supply schemes of traction loads using communication lines. At the same time, the energy dispatcher is also associated with the unit for selecting power schemes for traction loads. Blocks of selection and analysis of power supply schemes for traction loads are interconnected by means of communication lines.
Энергодиспетчер соединен через линии связи с тяговыми подстанциями, с каждым фидерным и шинным выключателем постов секционирования, а также с конденсаторными установками продольной и поперечной емкостной компенсации.The energy dispatcher is connected via communication lines to traction substations, to each feeder and bus switch of the sectioning posts, as well as to capacitor units of longitudinal and transverse capacitive compensation.
Каждый датчик контроля температуры трансформаторного масла соединен посредством линии связи с системой сигнализации и управления устройств тяговой подстанции.Each transformer oil temperature control sensor is connected via a communication line to the alarm and control system of traction substation devices.
Система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ работает следующим образом.The system of electrified
По линиям электропередач, распределительным устройствам тяговых подстанций, обмоткам тяговых трансформаторов и тяговой сети протекают токи тяговых нагрузок. Причем от каждого распределительного устройства 27,5 кВ через конденсаторные установки продольной емкостной компенсации и секции контактной сети протекают токи к тяговым нагрузкам, возвращаясь к распределительным устройствам 27,5 кВ через рельсовою сеть и конденсаторные установки продольной емкостной компенсации. При этом каждый участок тяговой сети получает питание от соответствующей ему тяговой подстанции, по крайней мере, при помощи одного тягового трансформатора, а при необходимости и через несколько тяговых трансформаторов.Traction loads flow through power lines, switchgears of traction substations, windings of traction transformers and traction network. Moreover, currents to traction loads flow from each 27.5 kV switchgear through capacitor units of longitudinal capacitive compensation and sections of the contact network, returning to 27.5 kV switchgears through the rail network and capacitor units of longitudinal capacitive compensation. Moreover, each section of the traction network receives power from the corresponding traction substation, at least with the help of one traction transformer, and, if necessary, through several traction transformers.
Поездной диспетчер управляет движением поездов на участке железной дороги и по линии связи взаимодействует с энергодиспетчером, который обеспечивает электроснабжение тяговых нагрузок. При этом от поездного и энергодиспетчеров на блок анализа схем питания тяговых нагрузок по линиям связи поступает информация, которая анализируется по технико-экономическим показателям работы системы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ. Далее полученные в результате анализа данные, по выбору возможных схем питания тяговых нагрузок, из блока анализа схем передаются на блок выбора схем, в котором выбирается рациональная сема питания тяговых нагрузок. Только после вышеописанного процесса, необходимые сведения о рациональной схеме питания на расчетный период времени передаются к энергодиспетчеру, который реализует рациональную схему питания тяговых нагрузок.The train dispatcher controls the movement of trains on the railway section and interacts with the energy dispatcher through the communication line, which provides power to the traction loads. At the same time, information is received from the train and energy dispatchers to the analysis unit for the power supply of traction loads via communication lines, which is analyzed according to technical and economic indicators of the operation of the system of electrified railways of alternating current 25 kV. Further, the data obtained as a result of the analysis, according to the choice of possible power supply schemes for traction loads, are transferred from the circuit analysis unit to the circuit selection unit, in which a rational power supply for traction loads is selected. Only after the process described above, the necessary information about the rational power supply scheme for the estimated time period is transferred to the energy dispatcher, which implements the rational power supply scheme for traction loads.
Одновременно с этим, каждый датчик контроля температуры трансформаторного масла подает сигнал на систему сигнализации и управления, которая, при необходимости, управляет коммутационным оборудованием тяговых подстанций.At the same time, each transformer oil temperature control sensor sends a signal to the alarm and control system, which, if necessary, controls the switching equipment of traction substations.
Таким образом, достоинством данной системы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ является выполнение заданных графиков движения поездов при условии минимального расхода энергии и рациональных уровней напряжения в тяговой сети, повышение качества электрической энергии в линиях электропередач питающих систему электрифицированных железных дорог за счет выбранной схемы питания тяговых нагрузок, которая является рациональной для рассматриваемого периода времени.Thus, the advantage of this system of electrified railways of alternating current of 25 kV is the fulfillment of predetermined train schedules under the condition of minimum energy consumption and rational voltage levels in the traction network, improving the quality of electric energy in power lines supplying the electrified railway system due to the selected traction power scheme loads, which is rational for the considered period of time.
Недостатком такой системы является то, что при резком увеличении нагрузки и коротком замыкании температура обмоток тягового трансформатора может превысить предельно допустимые значения. Контроль температуры масла не гарантирует защиту от превышения предельно допустимых температур обмоток трансформаторов, при которых изоляция обмоток трансформатора может быть повреждена, что приведет к аварийному отключению тяговой подстанции и нарушению графика движения поездов.The disadvantage of this system is that with a sharp increase in load and a short circuit, the temperature of the windings of the traction transformer can exceed the maximum permissible values. Monitoring the oil temperature does not guarantee protection against exceeding the maximum permissible temperatures of the transformer windings, at which the insulation of the transformer windings can be damaged, which will lead to an emergency shutdown of the traction substation and violation of the train schedule.
Задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в разработке системы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ, позволяющей повысить ее надежность за счет выбора рациональных схем питания тяговых нагрузок с учетом допустимой температуры обмоток тяговых трансформаторов.The problem solved by the claimed invention is to develop a system of electrified railways of alternating current 25 kV, which improves its reliability by choosing rational power supply schemes for traction loads, taking into account the permissible temperature of the windings of traction transformers.
Для решения поставленной задачи система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ, содержащая линии электропередач, тяговые подстанции, включающие трехфазные трехобмоточные тяговые трансформаторы с устройством регулирования напряжения под нагрузкой и датчиками контроля температуры трансформаторного масла, распределительные устройства, тяговую сеть, образованную рельсовой сетью и контактной сетью с нейтральными вставками и изолирующими сопряжениями, посты секционирования с шинными выключателями и фидерные выключатели контактной сети, конденсаторные установки продольной и поперечной емкостной компенсации, тяговую нагрузку, диспетчерский пункт с поездным и энергодиспетчерами, блоком анализа схем питания тяговых нагрузок и блоком выбора схем питания тяговых нагрузок, при этом тяговые трансформаторы электрически объединены между собой посредством линии электропередач и тяговой сети, тяговые трансформаторы подключены к линиям электропередач через распределительные устройства тяговых подстанций, тяговая сеть соединена с распределительным устройством напряжением 27,5 кВ тяговых подстанций, контактная сеть разделена на секции при помощи нейтральных вставок и изолирующих сопряжений, секции контактной сети соединены между собой посредством фидерных и шинных выключателей постов секционирования, а также подключены к распределительным устройствам 27,5 кВ тяговых подстанций через конденсаторные установки продольной емкостной компенсации, конденсаторные установки поперечной емкостной компенсации подключены к шинам распределительных устройств 27,5 кВ тяговых подстанций, рельсовая сеть подключена к распределительному устройству 27,5 кВ через конденсаторные установки продольной емкостной компенсации, поездной и энергодиспетчера связаны друг с другом при помощи линии связи, энергодиспетчер связан посредством линий связи с тяговыми подстанциями, выключателями поста секционирования и конденсаторными установками продольной и поперечной емкостной компенсации, блок анализа схем питания тяговых нагрузок соединен через линии связи с поездным и энергодиспетчерами, блок выбора схем связан с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок и посредством линий связи - с энергодиспетчером, тяговые нагрузки подключены одним выводом к контактной сети, а другим - к рельсовой сети, дополнительно снабжена датчиками контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, датчиками контроля температур воздуха окружающей среды, датчиками контроля атмосферного давления, датчиками контроля влажности воздуха окружающей среды, которые расположены на территориях тяговых подстанций, блоком сбора статистических данных, блоком учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, расположенными на диспетчерском путнике, при этом датчики контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, датчики контроля температуры воздуха окружающей среды, датчики контроля атмосферного давления, датчики контроля влажности воздуха окружающей среды связаны посредством линий связи с блоком сбора статистических данных, который связан с блоком учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, а блок учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов - с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок.To solve this problem, a system of electrified railways of alternating current 25 kV, containing power lines, traction substations, including three-phase three-winding traction transformers with voltage regulation device under load and transformer oil temperature control sensors, switchgears, traction network formed by a rail network and a contact network with neutral inserts and isolating interfaces, sectioning stations with bus switches and feeder switches contact network bodies, capacitor units for longitudinal and transverse capacitive compensation, traction load, a control room with train and power controllers, a unit for analyzing traction power supply circuits and a unit for selecting traction power supply circuits, while traction transformers are electrically interconnected by means of a transmission line and a traction network traction transformers are connected to power lines through switchgears of traction substations, the traction network is connected to a distribution device With a voltage of 27.5 kV of traction substations, the contact network is divided into sections using neutral inserts and insulating mates, sections of the contact network are interconnected by means of feeder and bus circuit breakers of the section posts, and they are also connected to switchgears of 27.5 kV of traction substations via capacitor longitudinal capacitive compensation units, capacitor transverse capacitive compensation units connected to the buses of switchgears 27.5 kV traction substations, rail The network is connected to a 27.5 kV switchgear via capacitive longitudinal capacitive compensation units, the train and energy dispatchers are connected to each other via a communication line, the energy dispatcher is connected via lines of communication to traction substations, section sectioning switches and capacitor units of longitudinal and transverse capacitive compensation, unit analysis of power supply schemes for traction loads is connected via communication lines with train and energy dispatchers, the circuit selection unit is connected to the power circuit analysis unit t the load loads and through communication lines with the energy dispatcher, the traction loads are connected with one terminal to the contact network and the other with the rail network, it is additionally equipped with temperature control sensors for the warmest points of the windings of traction transformers, sensors for monitoring ambient air temperatures, sensors for controlling atmospheric pressure, sensors for monitoring the humidity of the ambient air, which are located in the territories of traction substations, a unit for collecting statistical data, a unit for recording temperature at more heated points of the windings of traction transformers located on the dispatcher traveler, while temperature sensors for the most heated points of the windings of traction transformers, sensors for monitoring the temperature of the ambient air, sensors for controlling atmospheric pressure, sensors for controlling the humidity of the ambient air are connected via statistical lines to the statistical collection unit data, which is connected with the temperature metering unit of the most heated points of the windings of traction transformers, and the temperature metering unit hotter points windings traction transformers - a circuit analysis unit power traction loads.
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что оно дополнительно снабжено датчиками контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, датчиками контроля температур воздуха окружающей среды, датчиками контроля атмосферного давления, датчиками контроля влажности воздуха окружающей среды, которые расположены на территориях тяговых подстанций, блоком сбора статистических данных, блоком учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, расположенными на диспетчерском путнике, при этом датчики контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, датчики контроля температуры воздуха окружающей среды, датчики контроля атмосферного давления, датчики контроля влажности воздуха окружающей среды связаны посредством линий связи с блоком сбора статистических данных, который связан с блоком учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, а блок учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов - с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок.The claimed technical solution differs from the prototype in that it is additionally equipped with temperature sensors for the most heated points of the windings of traction transformers, sensors for monitoring ambient air temperatures, sensors for atmospheric pressure control, sensors for controlling ambient air humidity, which are located in the territories of traction substations, a collection unit statistics, the temperature metering unit of the warmest points of the windings of traction transformers located on the dispatcher a traveler, while the temperature control sensors of the warmest points of the windings of traction transformers, ambient air temperature control sensors, atmospheric pressure control sensors, ambient air humidity control sensors are connected via communication lines to the statistical data collection unit, which is connected to the temperature metering unit heated points of the windings of traction transformers, and the temperature metering unit for the most heated points of the windings of traction transformers - with a unit for analyzing power circuits traction loads.
Наличие в заявляемом изобретении существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».The presence in the claimed invention of significant distinguishing features indicates the conformity of the claimed technical solution to the patentability criterion of "novelty."
Благодаря существенным отличительным признакам заявляемая система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ позволяет повысить ее надежность за счет выбора рациональных схем питания тяговых нагрузок с учетом допустимой температуры обмоток тяговых трансформаторов. Это обусловлено тем, что по линиям связи от датчиков контроля наиболее нагретых точек обмоток тягового трансформатора, датчиков контроля температур воздуха окружающей среды, датчиков контроля атмосферного давления, датчиков контроля влажности воздуха окружающей среды, поступает информация на блок сбора статистических данных, а оттуда данные о температуре наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов поступают на блок ее учета. Далее эти данные поступают на блок анализа схем питания тяговых нагрузок. Одновременно с этим необходимая информация для анализа схем питания тяговых нагрузок подается по линиям связи от поездного и энергодиспетчеров на блок анализа схем питания тяговых нагрузок. После чего, блок анализа схем питания тяговых нагрузок для заданного расчетного периода времени на основании полученной информации анализирует по технико-экономическим показателям возможные варианты схем питания тяговых нагрузок. Данные по возможным схемам питания тяговых нагрузок из блока анализа поступают в блок выбора схем питания, в котором выбирается рациональная схема питания тяговых нагрузок. Затем необходимые сведения о рациональной схеме питания на расчетный период времени передаются к энергодиспетчеру, который реализует рациональную схему питания тяговых нагрузок.Due to significant distinguishing features, the inventive system of electrified railways of alternating current 25 kV allows to increase its reliability by choosing rational power supply schemes for traction loads, taking into account the permissible temperature of the windings of traction transformers. This is due to the fact that through the communication lines from the control sensors for the warmest points of the traction transformer windings, the sensors for monitoring the ambient air temperatures, the sensors for controlling atmospheric pressure, the sensors for controlling the humidity of the ambient air, information is received on the statistical data collection unit, and from there the temperature data the most heated points of the windings of traction transformers go to its metering unit. Further, these data go to the analysis unit of the power supply schemes of traction loads. At the same time, the necessary information for the analysis of traction load power circuits is supplied via communication lines from the train and energy dispatchers to the unit for the analysis of traction load power circuits. After that, the analysis unit for the traction load supply circuits for a given estimated time period, based on the information received, analyzes, according to technical and economic indicators, the possible options for traction load supply circuits. Data on possible power supply schemes for traction loads from the analysis unit enters the power unit selection circuitry, in which a rational power supply scheme for traction loads is selected. Then, the necessary information about the rational power supply scheme for the estimated time period is transmitted to the energy dispatcher, which implements the rational power supply scheme for traction loads.
Неожиданным результатом является то, что заявляемая система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ помимо выполнения заданных графиков движения поездов при условиях минимального расхода электрической энергии, рациональных уровней напряжения в тяговой сети и допустимых температурных режимов работы тяговых трансформаторов позволяет определять термический износ изоляции обмоток тягового трансформатора, а также определять эмпирические зависимости от размеров движения, профиля пути, веса поездов, температуры окружающей среды и других факторов, которые влияют на термический износ изоляции обмоток каждого тягового трансформатора. Это обусловлено тем, что благодаря контролю температуры наиболее нагретых точек тяговых трансформаторов, по известным формулам, можно определить термический износ их изоляции и, кроме того, по результатам полученных данных можно прогнозировать термический износ изоляции обмоток каждого тягового трансформатора, а также принимать соответствующие меры для увеличения ресурса тяговых трансформаторов, что дает существенный экономический эффект.An unexpected result is that the claimed system of electrified railways of alternating current 25 kV, in addition to fulfilling specified train schedules under conditions of minimum electric energy consumption, rational voltage levels in the traction network and acceptable temperature operating modes of traction transformers, allows to determine the thermal wear of the insulation of the windings of the traction transformer, and also to determine empirical dependencies on the size of movement, profile of the track, train weight, ambient temperature environment and other factors that affect the thermal wear of the insulation of the windings of each traction transformer. This is due to the fact that due to the temperature control of the warmest points of traction transformers, according to well-known formulas, it is possible to determine the thermal wear of their insulation and, in addition, the results of the data obtained can predict the thermal wear of the insulation of the windings of each traction transformer, as well as take appropriate measures to increase resource traction transformers, which gives a significant economic effect.
Такая причинно-следственная связь не известна из уровня техники. Следовательно, она является новой, и заявляемое техническое 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 technical solution meets the criterion of patentability of the invention "inventive step".
На фигуре 1 представлена система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ и на фигуре 2 - блок-схема алгоритма выбора рациональных схем питания тяговых нагрузок.Figure 1 shows a system of electrified railways of alternating current 25 kV and figure 2 is a block diagram of an algorithm for choosing rational power schemes for traction loads.
Заявляемая система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ (фиг.1) содержит линии электропередач 1, тяговые подстанции 2, конденсаторные установки продольной 3 и поперечной 4 емкостной компенсации, тяговую сеть 5, посты секционирования 6, тяговые нагрузки 7, линии связи 8, а также диспетчерский пункт 9.The inventive system of electrified railways of alternating current 25 kV (Fig. 1) contains
Тяговые подстанции 2 содержат трехфазные трехобмоточные трансформаторы 10 с устройством регулирования напряжения под нагрузкой, датчиками контроля температуры трансформаторного масла 11 и датчиками контроля наиболее нагретых точек обмоток трансформатора 12, датчики контроля температур воздуха окружающей среды 13, датчики контроля атмосферного давления 14, датчики контроля влажности воздуха окружающей среды 15, а также распределительные устройства 16.
Тяговая сеть 5 содержит контактную сеть 17, разделенную на секции нейтральными вставками 18 и изолирующими сопряжениями 19, а также рельсовую сеть 20.The
Диспетчерский пункт 9 содержит блок анализа схем питания 21 и блок выбора схем питания 22 тяговых нагрузок, блок сбора статистических данных 23 и блок учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов 24, а также поездного 25 и энерго- 26 диспетчеров.
Каждый пост секционирования 6 выполнен в виде двух секций шин с фидерными выключателями 27, связанных посредством шинного выключателя 28.Each sectioning
Тяговые трехфазные трехобмоточные трансформаторы 10 подстанций 2 электрически объединены между собой посредством линии электропередач 1 и тяговой сети 5.Traction three-phase three-winding
Датчики контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов 12, датчики контроля температуры воздуха окружающей среды 13, датчики контроля атмосферного давления 14, датчики контроля влажности воздуха окружающей среды 15 связаны посредством линий связи 8 с блоком сбора статистических данных 23, который связан с блоком учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов 24, а блок учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов 24 - с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок 21.Sensors for monitoring the temperature of the warmest points of the windings of
Обмотки высшего напряжения каждого тягового трансформатора 10 подключены к линии электропередач 1, а тяговые обмотки - к распределительному устройству напряжением 27,5 кВ 16, которое соединено с секциями контактной сети 17 и рельсовой сети 20 через конденсаторные устройства продольной емкостной компенсации 3. Секции контактной сети 17 объединены между собой посредством постов секционирования 6 через их фидерные 27 и шинные 28 выключатели.The high voltage windings of each
Каждая конденсаторная установка поперечной емкостной компенсации 4 одним выводом подключена к незаземленной фазе распределительного устройства 27,5 кВ 16, а другим выводом - к заземленной фазе распределительного устройства 27,5 кВ 16.Each capacitor
Тяговые нагрузки 7 подключены одним выводом к контактной сети 17, а другим - к рельсовой сети 20.Traction loads 7 are connected by one output to the
Поездной 25 и энерго- 26 диспетчера связаны между собой и соединены с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок 21 при помощи линий связи 8. При этом энергодиспетчер 26 также связан и с блоком выбора схем питания тяговых нагрузок 22. Блоки выбора 22 и анализа 21 схем питания тяговых нагрузок объединены между собой посредством линий связи 8.
Энергодиспетчер 26 соединен через линии связи 8 с тяговыми подстанциями 2, с каждым фидерным 27 и шинным 28 выключателем постов секционирования 6, а также с конденсаторными установками продольной 3 и поперечной 4 емкостной компенсации.The
Каждый датчик контроля температуры трансформаторного масла 11 соединен посредством линии связи 8 с системой сигнализации и управления устройств тяговой подстанции 2.Each sensor for monitoring the temperature of the
Заявляемая система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ работает следующим образом.The inventive system of electrified railways of alternating current 25 kV operates as follows.
По линии электропередач 1, обмоткам тягового трансформатора 10, распределительным устройствам 16 тяговых подстанций 2 и тяговой сети 5 протекают токи тяговых нагрузок 7. Причем от каждого распределительного устройства 27,5 кВ 16 через конденсаторные установки продольной емкостной компенсации 3 и секции контактной сети 17 протекают токи к тяговым нагрузкам 7, возвращаясь к распределительным устройствам 27,5 кВ 16 через рельсовою сеть 20 и конденсаторные установки продольной емкостной компенсации 3. При этом каждый участок тяговой сети 5 получает питание от соответствующей ему тяговой подстанции 2, по крайней мере, при помощи одного тягового трансформатора 10, а при необходимости и через несколько трансформаторов 10.Currents of traction loads 7 flow through
Поездной диспетчер 25 управляет движением поездов на участке железной дороги и по линии связи 8 взаимодействует с энергодиспетчером 26, который обеспечивает электроснабжение тяговых нагрузок 7. В это же время с датчиков контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тягового трансформатора 12, датчиков контроля температуры воздуха окружающей среды 13, датчиков контроля атмосферного давления 14, датчиков влажности воздуха 15 поступает информация в блок сбора статистических данных 23. Далее с блока сбора статистических данных 23 загружает данные о температуре наиболее нагретых точек обмоток тягового трансформатора 10 блок учета температур наиболее нагретых точек обмоток 24. Затем блок учета температур 24 передает информацию о температуре наиболее нагретых точек обмоток тягового трансформатора 10 на блок анализа схем питания тяговых нагрузок 21. Одновременно с этим от поездного 25 и энерго- 26 диспетчеров на блок анализа схем питания тяговых нагрузок 21 поступает по линиям связи 8 информация, которая анализируется по технико-экономическим показателям работы системы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ. Поле чего полученные при анализе данные по выбору возможных схем питания тяговых нагрузок из блока анализа схем 21 передаются на блок выбора схем 22, в котором выбирается рациональная сема питания тяговых нагрузок 7. И только после вышеописанной операции необходимые сведения о рациональной схеме питания на расчетный период времени передаются к энергодиспетчеру 26, который и реализует рациональную схему питания тяговых нагрузок 7.The
Одновременно с этим, каждый датчик контроля температуры трансформаторного масла 11 и подает сигнал на систему сигнализации и управления, которая при необходимости управляет коммутационным оборудованием тяговых подстанций 2.At the same time, each sensor for monitoring the temperature of
Выбор рациональных схем питания тяговых нагрузок 7 на расчетный период времени производится в блоках анализа 21 и выбора 22 схем питания тяговых нагрузок по следующему алгоритму, представленному на фиг.2.The selection of rational power schemes for traction loads 7 for a calculated period of time is made in the
Исходные данные, необходимые для анализа схем питания тяговых нагрузок, вводятся в блок ввода данных 1. Вводимые в блок 1 данные представляют собой технические параметры работы элементов системы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ. Параметры тяговых подстанций, включая контроль температуры и влажности воздуха окружающей среды и атмосферного давления, тяговых трансформаторов, включая температуры наиболее нагретых точек их обмоток Tн.н.т, тяговой сети, системы внешнего электроснабжения, железнодорожного пути, рациональных уровней напряжения
Таким образом, применение заявляемой системы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ по сравнению с системой-прототипом позволяет повысить ее надежность за счет выбора рациональных схем питания тяговых нагрузок с учетом контроля температуры обмоток тяговых трансформаторов. Кроме того, заявляемая система решает актуальную проблему получения статистических данных, позволяющих определять эмпирические зависимости влияния факторов окружающей среды и выбранной схемы питания тяговых нагрузок на ресурс работы тяговых трансформаторов.Thus, the use of the inventive system of electrified railways of alternating current 25 kV in comparison with the prototype system allows to increase its reliability by choosing rational power supply schemes for traction loads, taking into account the temperature control of the windings of traction transformers. In addition, the claimed system solves the urgent problem of obtaining statistical data that allows to determine the empirical dependencies of the influence of environmental factors and the selected power supply of traction loads on the life of traction transformers.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149577/11A RU2550582C1 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Alternating current supply system per 25 kv for electrified railroads |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149577/11A RU2550582C1 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Alternating current supply system per 25 kv for electrified railroads |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2550582C1 true RU2550582C1 (en) | 2015-05-10 |
RU2013149577A RU2013149577A (en) | 2015-05-20 |
Family
ID=53283629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013149577/11A RU2550582C1 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Alternating current supply system per 25 kv for electrified railroads |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2550582C1 (en) |
Cited By (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 |
---|---|---|---|---|
EP0267500A1 (en) * | 1986-11-10 | 1988-05-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for the location of an earth fault in a conductor in a three-phase electrical power system |
SU1480001A1 (en) * | 1987-04-27 | 1989-05-15 | Криворожский горнорудный институт | Device for detection of single-phase partial ground in three-phase network with insulated neutral |
EP1892141A1 (en) * | 2004-07-21 | 2008-02-27 | Alstom Transport S.A. | System and substation for feeding an electrical traction network |
RU2427484C1 (en) * | 2010-05-17 | 2011-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Electric power supply system of electrified ac railways |
-
2013
- 2013-11-06 RU RU2013149577/11A patent/RU2550582C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0267500A1 (en) * | 1986-11-10 | 1988-05-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for the location of an earth fault in a conductor in a three-phase electrical power system |
SU1480001A1 (en) * | 1987-04-27 | 1989-05-15 | Криворожский горнорудный институт | Device for detection of single-phase partial ground in three-phase network with insulated neutral |
EP1892141A1 (en) * | 2004-07-21 | 2008-02-27 | Alstom Transport S.A. | System and substation for feeding an electrical traction network |
RU2427484C1 (en) * | 2010-05-17 | 2011-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Electric power supply system of electrified ac railways |
Cited By (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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013149577A (en) | 2015-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100403622C (en) | Intelligent power distribution administrative center | |
RU2664621C1 (en) | Distributed protection system for the segmented power network on the electrified railway | |
CN102142719B (en) | Method for integration and data processing of insulated on-line monitoring system of transformer substation | |
Lin et al. | Traction power-supply system risk assessment for high-speed railways considering train timetable effects | |
CN102508950A (en) | Regional dispatching automatic system and method for communication between regional dispatching automatic system and remote monitoring diagnosis centre | |
Hanai et al. | Integration of asset management and smart grid with intelligent grid management system | |
CN103996986A (en) | Box type energy storage transformer substation structure | |
RU2427484C1 (en) | Electric power supply system of electrified ac railways | |
CN110098602A (en) | A kind of Guangdong power system isolating device and method | |
Yu et al. | Initial designs for ANGLE-DC project: challenges converting existing AC cable and overhead line to DC operation | |
RU2595088C1 (en) | Electrified ac railways 25kw power supply system | |
RU2616073C1 (en) | Device for short circuit definition and overhead power lines safety shutdown | |
RU2550582C1 (en) | Alternating current supply system per 25 kv for electrified railroads | |
CN102650573A (en) | Detecting device for auto-passing phase-splitting function of electric locomotive | |
Ho et al. | Evaluation of maintenance schedules on railway traction power systems | |
CN103323119A (en) | Online temperature measuring system of high-voltage switch cabinet of transformer substation | |
RU2414720C2 (en) | Control and protection device of alternating current connections of system of traction electric power supply, and control system of traction substation by using control and protection devices of alternating current connections | |
RU162784U1 (en) | POWER TRANSFORMER MONITORING DEVICE | |
RU2659671C2 (en) | ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM OF 25 kV AC ELECTRIFIED RAILWAYS | |
CN108983003A (en) | A kind of electric on-board power system testing stand | |
RU85672U1 (en) | AC SHORT CONTROL DEVICE | |
CN205231477U (en) | Join in marriage electrical engineering and keep apart cabinet control system | |
RU2694889C1 (en) | Alternating current traction substation | |
Mandić et al. | Design and testing of 25 kV AC electric railway power supply systems | |
CN209329687U (en) | A kind of traction substation emergency protection system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181107 |