RU2550582C1 - Alternating current supply system per 25 kv for electrified railroads - Google Patents

Alternating current supply system per 25 kv for electrified railroads Download PDF

Info

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
Application number
RU2013149577/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013149577A (en
Inventor
Николай Потапович Григорьев
Антон Владимирович Воприков
Михаил Степанович Клыков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС)
Priority to RU2013149577/11A priority Critical patent/RU2550582C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2550582C1 publication Critical patent/RU2550582C1/en
Publication of RU2013149577A publication Critical patent/RU2013149577A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: alternating current supply system per 25 kV for electrified railroads comprises power transmission lines, traction substations including three-phase three-winding traction transformers with load voltage regulation and transformer oil temperature monitoring sensors, condenser units of longitudinal and transversal capacitive compensation, control room with train and power supply dispatchers, selection box of traction loads supply schemes, temperature control sensors for the most heated points in windings of traction transformers, ambient air temperature and atmospheric pressure sensors, ambient air humidity sensors, statistic data acquisition unit; the unit analysing traction loads supply schemes is coupled through communication lines to the power supply dispatcher, temperature control sensors for the most heated points in windings of traction transformers, ambient air temperature and atmospheric pressure sensors, ambient air humidity sensors are coupled through communication lines to statistic data acquisition unit, which in its turn is coupled to temperature recording unit for the most heated points in windings of traction transformers while the latter is coupled to the unit analysing traction loads supply schemes.
EFFECT: improved operational reliability of the system.
2 dwg

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 alternating current 25 kV [Marquardt K.G. Power supply of electrified railways [Text]: textbook. for universities railway transp. / K.G. Marquardt - Ed. 4th, rev. and add. - M .: Transport, 1982. - 528 p.].

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 railways AC 25 kV operates as follows.

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 alternating current 25 kV provides two-way power supply of traction loads and distributes the energy consumed by them between adjacent traction substations, which reduces the loss of electricity in the traction network compared to one-way power. Thanks to the ability to control the switches of the sectioning post, a transition to various laughter traction loads is provided. For example, a transition to a two-way power supply scheme is possible - nodal, one-sided - loopback, cantilever and counter-cantilever. Such flexibility in the choice of power schemes eliminates surge currents in the traction network and, consequently, the loss of electrical energy caused by them. The inclusion of longitudinal and transverse capacitive compensation capacitor units reduces the reactance of the traction network and reduces the magnitude of reactive power flows, from power sources to traction loads, which increases the power factor at traction substations.

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 alternating current 25 kV is that this system limits the implementation of the set schedules of trains, provided that the minimum values of the consumption of electric energy are not maintained and a rational voltage level in the traction network is maintained.

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 alternating current 25 kV [Patent No. 2427484, IPC B60M 3/02, Power supply system of electrified railways of alternating current / N.P. Grigoryev, A.A. Screamer; DVGUPS (RF) - 2009119621/11; Announced 05/17/2010; Posted on 08.27.2011, Bull. Number 24. - 10 p.].

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 railways AC 25 kV operates as follows.

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 power lines 1, traction substations 2, capacitor units of longitudinal 3 and transverse 4 capacitive compensation, traction network 5, sectioning posts 6, traction loads 7, communication lines 8, and also control room 9.

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.Traction substations 2 contain three-phase three-winding transformers 10 with a voltage control device under load, transformer oil temperature control sensors 11 and the most heated points of the transformer windings control 12, ambient temperature sensors 13, atmospheric pressure sensors 14, ambient humidity sensors environments 15, as well as switchgears 16.

Тяговая сеть 5 содержит контактную сеть 17, разделенную на секции нейтральными вставками 18 и изолирующими сопряжениями 19, а также рельсовую сеть 20.The traction network 5 comprises a contact network 17 divided into sections by neutral inserts 18 and insulating mates 19, as well as a rail network 20.

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.Dispatch point 9 contains a power supply circuit analysis unit 21 and a power supply selection unit 22 for traction loads, a statistical data collection unit 23 and a temperature metering unit for the warmest points of the windings of the traction transformers 24, as well as train 25 and power dispatchers 26.

Каждый пост секционирования 6 выполнен в виде двух секций шин с фидерными выключателями 27, связанных посредством шинного выключателя 28.Each sectioning station 6 is made in the form of two bus sections with feeder switches 27 connected by a bus switch 28.

Тяговые трехфазные трехобмоточные трансформаторы 10 подстанций 2 электрически объединены между собой посредством линии электропередач 1 и тяговой сети 5.Traction three-phase three-winding transformers 10 substations 2 are electrically interconnected by means of power lines 1 and traction network 5.

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 traction transformers 12, sensors for monitoring the temperature of the ambient air 13, sensors for controlling the atmospheric pressure 14, sensors for controlling the humidity of the ambient air 15 are connected via communication lines 8 to the statistical data collection unit 23, which is connected to the temperature metering unit the most heated points of the windings of traction transformers 24, and the temperature metering unit of the most heated points of the windings of traction transformers 24 - with a block for analyzing the power circuits of traction loads 21.

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 traction transformer 10 are connected to power lines 1, and the traction windings are connected to a switchgear with a voltage of 27.5 kV 16, which is connected to sections of the contact network 17 and rail network 20 through capacitor devices of longitudinal capacitive compensation 3. Section of the contact network 17 interconnected by means of sectioning posts 6 through their feeder 27 and bus 28 switches.

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 transverse capacitive compensation 4 with one terminal is connected to the non-grounded phase of the switchgear 27.5 kV 16, and the other terminal is connected to the grounded phase of the switchgear 27.5 kV 16.

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 contact network 17, and the other to the rail network 20.

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.Train 25 and energy-26 dispatchers are interconnected and connected to the unit for analyzing power supply schemes for traction loads 21 using communication lines 8. At the same time, energy dispatcher 26 is also connected to a unit for selecting power schemes for traction loads 22. Blocks for selecting 22 and analysis 21 of power schemes traction loads are interconnected by means of communication lines 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 energy controller 26 is connected via communication lines 8 to the traction substations 2, to each feeder 27 and bus 28 switch of the sectioning posts 6, as well as to capacitor units of longitudinal 3 and transverse 4 capacitive compensation.

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 transformer oil 11 is connected via a communication line 8 to the alarm system and control devices of the traction substation 2.

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 power lines 1, windings of traction transformer 10, switchgears 16 of traction substations 2 and traction network 5, and currents flow from each switchgear 27.5 kV 16 through capacitor units of longitudinal capacitive compensation 3 and sections of the contact network 17 to traction loads 7, returning to 27.5 kV switchgears 16 through rail network 20 and capacitor units of longitudinal capacitive compensation 3. Moreover, each section of traction network 5 receives power removal from the corresponding traction substation 2, at least with the help of one traction transformer 10, and, if necessary, through several transformers 10.

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 train dispatcher 25 controls the movement of trains on the railway section and, through the communication line 8, interacts with the energy dispatcher 26, which provides power to the traction loads 7. At the same time, temperature sensors of the warmest points of the windings of the traction transformer 12, sensors for monitoring the ambient air temperature 13 , atmospheric pressure monitoring sensors 14, air humidity sensors 15, information is received in the statistical data collection unit 23. Further, from the statistical data collection unit 23, download temperature data of the warmest points of the winding traction transformer 10 temperature metering unit of the warmest points of the windings 24. Then the temperature metering unit 24 transmits information about the temperature of the warmest points of the windings of traction transformer 10 to the analysis unit of the power supply schemes of traction loads 21. At the same time from the train 25 and energy - 26 dispatchers to the unit for the analysis of power supply schemes for traction loads 21 receives information via communication lines 8, which is analyzed according to technical and economic indicators of the operation of the electrification system Rowan railways AC 25 kV. A field for which the data obtained during the analysis on the selection of possible power supply schemes for traction loads from the circuit analysis unit 21 are transferred to the circuit selection unit 22, in which the rational power supply for traction loads is selected 7. And only after the above operation, the necessary information about the rational power supply scheme for the estimated time period transmitted to the energy controller 26, which implements a rational power supply scheme of traction loads 7.

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 transformer oil 11 and sends a signal to the alarm and control system, which, if necessary, controls the switching equipment of traction substations 2.

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 analysis units 21 and selection 22 of power schemes for traction loads according to the following algorithm, presented in figure 2.

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 U ˙ max

Figure 00000001
и U ˙ min
Figure 00000002
график движения поездов участка железной дороги, типы электровозов, профиля пути, а также масса ЭПС. Затем в блоке действий 2 на основании исходных данных блока ввода данных 1 определяется расчетный период времени, для которого будут анализироваться схемы питания тяговых нагрузок. Далее в блоке действий 3 производится выбор расчетной схемы питания тяговых нагрузок. В выбранной схеме питания блоком действий 4 выполняется расчет минимального уровня напряжения в тяговой сети U ˙ min . p
Figure 00000003
и максимального уровня напряжения в тяговой сети U ˙ max . p
Figure 00000004
. Блоком условия U ˙ min . p > U ˙ min
Figure 00000005
5 и блоком условия U ˙ max . p < U ˙ max
Figure 00000006
6 расчетные напряжения в тяговой сети проверяются на соответствие их предельно допустимым минимальным и максимальным значениям. В блоке условия Tн.н.т<Tmax 7 температура наиболее нагретых точек обмоток трансформатора Tн.н.т проверяется на соответствие их предельно допустимым значениям. В случае невыполнения условий блоков 5 или 6, или 7 осуществляется переход к блоку действий 3, где выбирается другая схема питания тяговых нагрузок. После чего цикл работы блоков 4-7 повторяется и если расчетные напряжения и температура наиболее нагретых точек обмоток трансформатора Тн.н.т удовлетворяют условия этих блоков, то в блоке действий 8 производится расчет потребления электрической энергии, приходящей на тягу электровозов за расчетный период времени. В логическом блоке 9 выполняется проверка того, все ли варианты схем питания тяговых нагрузок были рассмотрены, и если проанализированы не все возможные схемы питания тяговых нагрузок для выбранного расчетного периода времени, производится переход к блоку действий 3. После этого цикл работы блоков 3-8 повторяется. При анализе всех возможных схем питания тяговых нагрузок, блоком действий 10 выбирается рациональная схема питания, которая обеспечивает минимальное потребление электрической энергии, приходящуюся на тягу поездов и допустимые температуры работы обмоток тяговых трансформаторов. Блоком вывода данных 11 выводится информация о выбранной схеме питания тяговых нагрузок на расчетный период времени.The initial data necessary for the analysis of power supply schemes for traction loads are entered into the data input unit 1. The data entered into unit 1 are the technical parameters of the operation of the elements of the system of electrified railways of alternating current 25 kV. Parameters of traction substations, including control of temperature and humidity of ambient air and atmospheric pressure, traction transformers, including temperatures of the warmest points of their windings T nt , traction network, external power supply system, railway track, rational voltage levels U ˙ max
Figure 00000001
and U ˙ min
Figure 00000002
train schedule of the railway section, types of electric locomotives, track profile, and also the mass of EPS. Then, in the action block 2, based on the initial data of the data input unit 1, the estimated time period is determined for which the power supply schemes of traction loads will be analyzed. Next, in action block 3, the choice of the design power scheme for traction loads is made. In the selected power scheme, action block 4 calculates the minimum voltage level in the traction network U ˙ min . p
Figure 00000003
and maximum voltage level in the traction network U ˙ max . p
Figure 00000004
. Condition block U ˙ min . p > U ˙ min
Figure 00000005
5 and condition block U ˙ max . p < U ˙ max
Figure 00000006
6, the design stresses in the traction network are checked for compliance with their maximum permissible minimum and maximum values. In the condition block T NNT <T max 7, the temperature of the most heated points of the transformer windings T NNT is checked for compliance with their maximum permissible values. In case of failure to fulfill the conditions of blocks 5 or 6, or 7, a transition is made to action block 3, where another power supply scheme for traction loads is selected. After that, the cycle of operation of blocks 4-7 is repeated and if the calculated voltages and temperatures of the most heated points of the transformer windings T n.t. satisfy the conditions of these blocks, then in block 8, the calculation of the consumption of electric energy coming to the traction of electric locomotives for the estimated period of time . In logic block 9, a check is made to see whether all options for power supply traction loads have been considered, and if not all possible power supply schemes for traction loads for the selected estimated time period are analyzed, a transition is made to block action 3. After this, the operation cycle of blocks 3-8 is repeated . When analyzing all possible power schemes for traction loads, action block 10 selects a rational power scheme that ensures the minimum consumption of electric energy per train traction and permissible operating temperatures of traction transformer windings. The data output unit 11 displays information about the selected power supply of traction loads for the estimated period of time.

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)

Система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ содержит 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, отличается тем, что система 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. The 25 kV AC electrified railway system contains power lines, traction substations, including three-phase three-winding traction transformers with a voltage control device under load and transformer oil temperature control sensors, switchgears, a traction network formed by a rail network and a contact network with neutral inserts and insulating interfaces, sectioning stations with bus switches and feeder circuit breakers, capacitor e longitudinal and transverse capacitive compensation installations, traction load, a control room with train and power controllers, a unit for analyzing traction load power circuits and a unit for selecting traction power supply circuits, while traction transformers are electrically connected to each other via power lines and a traction network, traction transformers are connected to power lines through switchgears of traction substations, the traction network is connected to a switchgear with a voltage of 27.5 kV of traction substations substations, the contact network is divided into sections using neutral inserts and insulating mates, the sections of the contact network are interconnected by means of feeder and bus circuit breakers of the sectioning posts, and also connected to switchgears of 27.5 kV traction substations through capacitor units of longitudinal capacitive compensation, capacitor units lateral capacitive compensation connected to the buses of switchgears 27.5 kV traction substations, the rail network is connected to the distribution for a 27.5 kV device, through capacitor units for longitudinal capacitive compensation, 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 section switches and capacitor units for longitudinal and transverse capacitive compensation, power circuit analysis unit traction loads are connected through communication lines with train and energy controllers, the circuit selection unit is connected to the analysis unit of the power supply schemes of traction loads and through a line connection with the energy dispatcher, traction loads are connected by one output to the contact network, and the other - to the rail network, characterized in that the system is additionally equipped with temperature control sensors for the most heated points of the windings of traction transformers, sensors for monitoring ambient air temperatures, atmospheric pressure sensors, sensors control of ambient air humidity, which are located in the territories of traction substations, by the statistical data collection unit, by the temperature metering unit heated points of the windings of traction transformers located on the dispatcher traveler, while the temperature control sensors of the warmest points of the windings of traction transformers, sensors for monitoring the temperature of ambient air, sensors for controlling atmospheric pressure, sensors for controlling the humidity of the ambient air are connected through the communication lines to the statistical data collection unit , which is connected with the temperature metering unit of the most heated points of the windings of traction transformers, and the temperature metering unit is most heated points of the windings of traction transformers - with a unit for analyzing power schemes for traction loads.
RU2013149577/11A 2013-11-06 2013-11-06 Alternating current supply system per 25 kv for electrified railroads RU2550582C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN102508950A (en) Regional dispatching automatic system and method for communication between regional dispatching automatic system and remote monitoring diagnosis centre
Lin et al. Traction power-supply system risk assessment for high-speed railways considering train timetable effects
Hanai et al. Integration of asset management and smart grid with intelligent grid management system
RU2427484C1 (en) Electric power supply system of electrified ac railways
CN103996986A (en) Box type energy storage transformer substation structure
CN110098602A (en) A kind of Guangdong power system isolating device and method
CN105128704A (en) Intelligent automatic neutral section passing system
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
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
RU2659671C2 (en) ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM OF 25 kV AC ELECTRIFIED RAILWAYS
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
RU2661628C1 (en) Electric power supply system of 25 kv ac electrified railways
CN201541147U (en) Direct current power supply system for substations

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181107