RU2644150C2 - Способ снижения потерь мощности в тяговой сети переменного тока - Google Patents
Способ снижения потерь мощности в тяговой сети переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644150C2 RU2644150C2 RU2016121894A RU2016121894A RU2644150C2 RU 2644150 C2 RU2644150 C2 RU 2644150C2 RU 2016121894 A RU2016121894 A RU 2016121894A RU 2016121894 A RU2016121894 A RU 2016121894A RU 2644150 C2 RU2644150 C2 RU 2644150C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- station
- voltage
- traction
- sectionalizing
- fcp
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
- H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1878—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using tap changing or phase shifting transformers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение потерь мощности путем эффективного регулирования мощности тиристорных фильтрокомпенсирующих установок (ФКУт) с резонансными фильтрами на посту секционирования и тяговых подстанциях межподстанционной зоны. Согласно способу введен информационно-управляющий блок (ИУБ), подключенный по системе телемеханики ко вторичным обмоткам измерительных трансформаторов напряжения, и, если измеренные напряжения находятся вне диапазона допустимых значений, то на УРПН и ФКУт тяговых подстанций и поста секционирования подается команда ввода режима напряжения в допустимую область путем повышения или понижения напряжения, и далее по измеренным напряжениям рассчитывают регулируемую мощность ФКУт поста секционирования, равную
Qфку=27,5⋅(Uтп-Uпс-IфкуXкк)⋅sinϕ/Zк(с),
где Uтп, Uпс - измеренные напряжения на тяговой подстанции и на посту секционирования;
Iфку - ток ФКУт поста секционирования;
Xкк - узловое индуктивное сопротивление поста секционирования;
sinϕ - усредненное значение отношения реактивной мощности к полной мощности тяговой нагрузки двухпутного участка;
Zк(с) - узловое составное сопротивление поста секционирования, и устанавливают ее на ФКУт поста секционирования, а затем измеряют напряжение на посту секционирования и устанавливают такое же напряжение на одноименных фазах обеих тяговых подстанциях, питающих рассматриваемый участок, с помощью ФКУт и УРПН трансформаторов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности к системе автоматизации регулирования мощности фильтрокомпенсирующих установок в тяговой сети для снижения потерь мощности.
Известна распределенная система компенсации реактивной мощности в тяговой сети переменного тока [1, рис. 2.11], причем установки компенсации реактивной мощности (КУ) установлены на тяговых подстанциях и на посту секционирования. В них предусмотрено регулирование мощности КУ: в простейшем варианте регулирование осуществляется путем включения-отключения секций или всей КУ [1, 2] и тем самым происходит управление потоками реактивной мощности. Применяемые КУ в системе тягового электроснабжения выполняются обязательно фильтрами [2], то есть по существу установки компенсации реактивной мощности являются фильтрокомпенсирующими установками (ФКУ), которые наряду с основной задачей компенсации реактивной мощности снижают уровень гармонических составляющих в тяговых сетях и в целом в системе электроснабжения. В системе тягового электроснабжения применялись двухрезонансные фильтрокомпенсирующие установки ФКУ (изготовитель НИИЭФА-ЭНЕРГО), включаемые на тяговых подстанциях и на посту секционирования [3].
В [4, рис. 3.8] рассмотрено тиристорное управление секциями КУ, выполняемыми резонансными фильтрами, причем они включаются на напряжение 0,4, 6, 10 и 35 кВ. На тяговых подстанциях применяют эффективный способ регулирования напряжения и реактивной мощности при совместном применении КУ и устройства регулирования напряжения трансформаторов (УРПН) [1]. Известны и другие способы регулирования реактивной мощности [1, 5], например с применением статических тиристорных компенсаторов (СТК).
Итак, принимаем за прототип по предлагаемому способу снижения потерь мощности рисунок в [1, рис. 2.11], то есть рассматривается способ снижения потерь мощности в тяговой сети переменного тока двухпутного участка с телемеханизированным постом секционирования и двусторонним питанием от телемеханизированных тяговых подстанций с устройствами регулирования напряжения (УРПН) трансформаторов, содержащий распределенную систему регулируемых тиристорных фильтрокомпенсирующих установок (ФКУт) с резонансными фильтрами, размещенных на тяговых подстанциях и на посту секционирования, и с измерительными трансформаторами напряжения.
Недостатки рассматриваемого способа снижения потерь мощности в тяговой сети:
1) напряжения на смежных подстанциях регулируются независимо друг от друга, что приводит к неодинаковым значениям напряжения на смежных подстанциях, питающих рассматриваемую межподстанционную зону, и, как следствие, к повышенным значениям уравнительного тока и потерь мощности от них.
2) обычно регулирование мощности ФКУт (КУ)) на посту секционирования производят по напряжению на шинах поста. Как указано в [6], это приводит к погрешности выбора момента включения (отключения) КУ, а это приводит к повышенным потерям электроэнергии.
Цель изобретения: снижение потерь мощности путем эффективного регулирования мощности КУ.
Для реализации указанных задач введен информационно-управляющий блок (ИУБ), подключенный по системе телемеханики ко вторичным обмоткам измерительных трансформаторов напряжения, и, если измеренные напряжения находятся вне допустимых значений [7], и в частности, для скоростей движения до 160 км/час измеренное напряжение меньше 22-22,5 кВ или больше 28-28,5 кВ, то на УРПН и ФКУт тяговых подстанций и поста секционирования подается команда ввода режима напряжения в допустимую область путем повышения или понижения напряжения, и далее по измеренным напряжениям рассчитывается регулируемая мощность ФКУт поста секционирования, равная
где Uтп, Uпс - измеренные напряжения на тяговой подстанции и на посту секционирования;
Iфку - ток ФКУт поста секционирования;
Xкк - узловое индуктивное сопротивление поста секционирования;
sinϕ - усредненное значение отношения реактивной мощности к полной мощности тяговой нагрузки двухпутного участка;
Zк(c) - узловое составное сопротивление поста секционировании [10, стр. 77),
и устанавливается на ФКУт поста секционирования, а затем измеряется напряжение на посту секционирования и устанавливается такое же напряжение на одноименных фазах обеих тяговых подстанциях, питающих рассматриваемый участок, с помощью ФКУт и УРПН трансформаторов.
Здесь укажем, что в [6] допущена описка: в формуле (1) вместо sinϕ указано cosϕ.
Таким образом, реализация цели изобретения основана на двух наиболее существенных принципах снижения потерь мощности в тяговой сети:
- регулируется мощность КУ поста секционирования по выражению (2) так, чтобы минимизировать потери мощности в тяговой сети путем компенсации реактивной мощности;
- выравниваются напряжения на шинах поста секционирования и тяговых подстанций так, чтобы снизить уравнительные токи в тяговой сети и тем самым снизить потери мощности.
Рассмотрим предлагаемый способ снижения потерь мощности в тяговой сети на примере межподстанционной зоны тяговой сети, рис. 1, где приняты следующие обозначения:
1, 2 - тяговые подстанции с устройствами УРПН трансформаторов;
3 - пост секционирования контактной сети;
4, 5, 6 - тиристорные фильтрокомпенсирующие установки (ФКУт);
7 - конденсаторная батарея;
8 - реактор;
9 - тиристорная группа;
10, 11, 12 - трансформаторы напряжения 27,5 кВ;
13 - информационно-управляющий блок (ИУБ).
Межподстанционная зона тяговой сети питается от тяговых подстанций ТП1 - 1 и ТП2 - 2 с устройствами регулирования напряжения трансформаторов (РПН) [1], в середине зоны расположен пост секционирования 3. На подстанциях и на посту секционирования включены фильтрокомпенсирующие установки - 4, 5, 6, содержащие резонансные фильтры с конденсаторными батареями 7 и реакторами 8, а их управление выполнено тиристорными ключами 9. Резонансные фильтры настроены на частоты 150, 250 и 350 Гц. Возможен вариант включения ФКУт через дополнительные трансформаторы для повышения надежности работы тиристорных групп.
На тяговых подстанциях и посту секционирования ПС включены трансформаторы напряжения ТН-27,5 кВ - 10, 11, 12. Для управления напряжением в тяговой сети предусмотрен информационно-управляющий блок ИУБ - 20, в котором сосредотачиваются данные напряжения со всех трансформаторов напряжения 10, 11 и 12 по системе телемеханики и выдаются команды на управление ФКУт 4, 5, 6 и УРПН трансформаторов на ТП1 - 1 и ТП2 - 2.
Итак, в соответствии с изобретением и указанными принципами снижения потерь мощности в тяговой сети решаются следующие задачи.
Во-первых, вводится режим напряжения в допустимую область напряжений в тяговой сети по выражению (1).
Во-вторых, регулируется мощность КУ поста секционирования по выражению (2), чтобы минимизировать потери мощности в тяговой сети. В [2] указано, что компенсация реактивной мощности с помощью установок поперечной емкостной компенсации на посту секционирования позволяет снизить потери мощности в тяговой сети до 30%.
В-третьих, на подстанциях 1 и 2 и на посту секционирования ПС - 3 поддерживается одинаковое напряжение, что обеспечивает снижение уравнительных токов до минимума и снижение потерь мощности от них. В [9] указано, что если уменьшить разность напряжений на смежных подстанциях с 500-1000 В до 100-200 В, то годовые потери электроэнергии на одной межподстанционной зоне снижаются на 700-1000 тыс. кВт*ч.
Снижение потерь мощности по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.
Для участков со скоростью движения до 160 км/час: если по измерениям напряжения Uтн10, Uтн11, Uтн12, (хотя бы одно из них) меньше 22-22,5 кВ, то дается команда от ИУБ (13) на повышение указанных напряжений на 1-2 кВ, а если же указанные напряжения (хотя бы одно из них) превосходят 28-28,5 кВ, то дается команда от ИУБ (13) на понижение этих напряжений. Повышение и понижение напряжения выполняется с помощью ФКУт 5 поста секционирования и ФКУ 4 и 6 и УРПН трансформаторов тяговых подстанций ТП1 - 1 и ТП2 - 2.
Далее производится расчет мощности ФКУт 5 поста секционирования по выражению (2) и эта мощность устанавливается на ФКУт 5. Затем измеряется напряжение на посту секционирования, и полученное напряжение устанавливается на подстанциях ТП1 - 1 и ТП2 - 2 путем регулирования ФКУт и (или) УРПН трансформаторов.
Для участков со скоростью более 160 км/час при напряжении меньше 24,5-25 кВ дается команда от ИУБ (13) на повышение напряжения.
Если рассматривать электрифицированный участок с несколькими межподстанционными зонами, то следует учесть разность напряжений по фазам трансформатора тяговой подстанции. В этом случае следует использовать наряду с рассматриваемым изобретением техническое решение по изобретению [8].
В конкретных ситуациях в зависимости от режима системы электроснабжения возможны упрощения предлагаемого технического решения, что также дает снижение потерь мощности, но в ограниченном размере. Варианты упрощенных решений следующие:
1) Исключение ФКУт на тяговых подстанциях, оставляя для регулирования напряжения УРПН трансформаторов.
2) Оставить в ФКУт одну секцию с фильтром на 150 Гц.
3) При отсутствии автоматики регулирования напряжения УРПН следует выравнивать средние напряжения между одноименными фазами смежных подстанций [9].
Литература
1. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог. М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2015. - 316 с.
2. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1983. - 183 с.
3. Герман П.А., Серебряков А.С. и др. Установки поперечной емкостной компенсации с фильтрацией и демпфированием высших гармоник в тяговой сети. Вестник ВНИИЖТ 2014, №1, с 47-54.
4. Иванов B.C., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 336 с.
5. Статические компенсаторы реактивной мощности для электрических сетей: Сборник статей / под ред. В.И. Кочкина. - М.: ЭЛЕКС-КМ, 2010. - 296 С.
6. Патент на изобретение №2562830 от 05.05.2014: Способ регулирования мощности установки поперечной емкостной компенсации в тяговой сети (Герман Л.А., Кишкурно К.В., Максимова А.А.). Опубл. 10.09.2015. Бюл. №25.
7. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. ЦЭ-462. М.: МПС РФ, 1997. - 77 с.
8. Патент на изобретение №1359853. Способ снижения уравнительных токов в тяговой сети. Герман Л.А. Опубл. 15.112.1987.
9. Герман Л.А., Попов Д.С., Кишкурно К.В. Эффективный способ ресурсосбережения в тяговой сети переменного тока. Железнодорожный транспорт, №12 – 2014.
10. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1982. - 328 с.
Claims (8)
- Способ снижения потерь мощности в тяговой сети переменного тока двухпутного участка с телемеханизированным постом секционирования и двусторонним питанием от телемеханизированных тяговых подстанций с устройствами регулирования напряжения (УРПН) трансформаторов, содержащий распределенную систему регулируемых тиристорных фильтрокомпенсирующих установок (ФКУт) с резонансными фильтрами,
- отличающийся тем, что введен информационно-управляющий блок (ИУБ), подключенный по системе телемеханики ко вторичным обмоткам измерительных трансформаторов напряжения, и, если измеренные напряжения находятся вне диапазона допустимых значений, то на УРПН и ФКУт тяговых подстанций и поста секционирования подается команда ввода режима напряжения в допустимую область путем повышения или понижения напряжения, и далее по измеренным напряжениям рассчитывают регулируемую мощность ФКУт поста секционирования, равную
- Qфку=27,5⋅(Uтп-Uпс-IфкуXкк)⋅sinϕ/Zк(с),
- где Uтп, Uпс - измеренные напряжения на тяговой подстанции и на посту секционирования;
- Iфку - ток ФКУт поста секционирования;
- Xкк - узловое индуктивное сопротивление поста секционирования;
- sinϕ - усредненное значение отношения реактивной мощности к полной мощности тяговой нагрузки двухпутного участка;
- Zк(с) - узловое составное сопротивление поста секционирования, и устанавливают ее на ФКУт поста секционирования, а затем измеряют напряжение на посту секционирования и устанавливают такое же напряжение на одноименных фазах обеих тяговых подстанциях, питающих рассматриваемый участок, с помощью ФКУт и УРПН трансформаторов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121894A RU2644150C2 (ru) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Способ снижения потерь мощности в тяговой сети переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121894A RU2644150C2 (ru) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Способ снижения потерь мощности в тяговой сети переменного тока |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016121894A RU2016121894A (ru) | 2017-12-07 |
RU2644150C2 true RU2644150C2 (ru) | 2018-02-08 |
Family
ID=60580769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016121894A RU2644150C2 (ru) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Способ снижения потерь мощности в тяговой сети переменного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644150C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193828U1 (ru) * | 2019-06-17 | 2019-11-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство измерения напряжения регулируемой установки компенсации реактивной мощности на посту секционирования |
RU2739397C1 (ru) * | 2020-07-28 | 2020-12-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Способ регулирования мощности статического генератора реактивной мощности (сгрм) поста секционирования тяговой сети с выпрямительными установками |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112677831B (zh) * | 2019-10-17 | 2023-03-24 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种应用于复线电气化铁路的网格化供电方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3341984A1 (de) * | 1983-11-21 | 1985-05-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Blindleistungskompensation |
RU2547817C2 (ru) * | 2013-08-28 | 2015-04-10 | Леонид Абрамович Герман | Способ регулирования напряжения на тяговой подстанции переменного тока |
RU2562830C1 (ru) * | 2014-05-06 | 2015-09-10 | Леонид Абрамович Герман | Способ регулирования мощности установки поперечной емкостной компенсации в тяговой сети |
-
2016
- 2016-06-02 RU RU2016121894A patent/RU2644150C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3341984A1 (de) * | 1983-11-21 | 1985-05-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Blindleistungskompensation |
RU2547817C2 (ru) * | 2013-08-28 | 2015-04-10 | Леонид Абрамович Герман | Способ регулирования напряжения на тяговой подстанции переменного тока |
RU2562830C1 (ru) * | 2014-05-06 | 2015-09-10 | Леонид Абрамович Герман | Способ регулирования мощности установки поперечной емкостной компенсации в тяговой сети |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог. Москва, ФГБОУ "Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте", 2015, рис.2.11. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193828U1 (ru) * | 2019-06-17 | 2019-11-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство измерения напряжения регулируемой установки компенсации реактивной мощности на посту секционирования |
RU2739397C1 (ru) * | 2020-07-28 | 2020-12-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Способ регулирования мощности статического генератора реактивной мощности (сгрм) поста секционирования тяговой сети с выпрямительными установками |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016121894A (ru) | 2017-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2644150C2 (ru) | Способ снижения потерь мощности в тяговой сети переменного тока | |
CN106532734A (zh) | 适于高速电气化铁路的同相牵引供电系统 | |
US5367197A (en) | Series capacitor equipment | |
CN102938563A (zh) | 一种电气化铁路电能质量综合治理装置 | |
Wang et al. | Analysis of static VAr compensators installed in different positions in electric railways | |
GB2474056A (en) | Parallel single phase AC power supply arrangements | |
Chaladying et al. | Parallel resonance impact on power factor improvement in power system with harmonic distortion | |
CN102222916B (zh) | 一种电气化铁路供电臂末端网压提高装置及其方法 | |
CN109088415B (zh) | 一种同相供电变电所的负序补偿装置及其方法 | |
CN104617583B (zh) | 基于多功能平衡变压器的混合型铁路电能质量控制系统 | |
CN103259259B (zh) | 一种抑制750kV多FACTS线路电磁暂态问题的高抗配置系统及方法 | |
RU138722U1 (ru) | Фильтрокомпенсирующая установка тягового электроснабжения переменного тока | |
RU157607U1 (ru) | Система тягового электроснабжения участка железной дороги переменного тока | |
CN108173421B (zh) | 一种分区所的列车过分相区不断电系统 | |
German et al. | Three-stage filter compensating installation of traction network of alternating current | |
EP2559129B1 (en) | Arrangement and method for reactive power compensation | |
RU2710022C1 (ru) | Переключаемая фильтрокомпенсирующая установка | |
RU2790740C1 (ru) | Устройство управления комбинированной установкой поперечной емкостной компенсации | |
RU2459335C1 (ru) | Устройство автоматического регулирования компенсации реактивной мощности | |
Hosseini et al. | Power quality improvement of DC electrified railway distribution systems using hybrid filters | |
RU2762932C1 (ru) | Способ регулирования реактивной мощности тяговой сети | |
RU2610303C1 (ru) | Способ регулирования напряжения тяговой сети переменного тока | |
Józsa et al. | Analysis of possibilities of using series compensation for consequences elimination of driving long transmission lines | |
Yao et al. | An approach to suppress low-frequency oscillation in electrification railway based on TCSC impedance control | |
RU2761459C1 (ru) | Устройство регулирования мощности секционной установки поперечной емкостной компенсации поста секционирования контактной сети перемененного тока |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190603 |