RU2735158C1 - Устройство для автоматического регулирования системы тягового электроснабжения - Google Patents
Устройство для автоматического регулирования системы тягового электроснабжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735158C1 RU2735158C1 RU2020113761A RU2020113761A RU2735158C1 RU 2735158 C1 RU2735158 C1 RU 2735158C1 RU 2020113761 A RU2020113761 A RU 2020113761A RU 2020113761 A RU2020113761 A RU 2020113761A RU 2735158 C1 RU2735158 C1 RU 2735158C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- units
- power
- inputs
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
- B60M3/02—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power with means for maintaining voltage within a predetermined range
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к подаче электроэнергии к контактным проводным линиям. Устройство для автоматического регулирования тягового электроснабжения содержит блоки телеуправления напряжением и мощностью тяговых подстанций, блоки телеизмерений напряжения и мощности, блоки измерения тока, координат и напряжения на токоприемнике электроподвижного состава, блок памяти, блоки телеизмерений напряжения и тока регулируемых устройств. Входы блока памяти соединены с соответствующими выходами блоков телеизмерений. Выходы блока памяти соединены соответственно с входами блоков телеуправления напряжением и мощностью и с входами блоков телеуправления напряжением включения регулируемых устройств. Вход и выход блока памяти соединен с микропроцессором. Выходы блоков задания предельных режимов и параметров соединены с входами микропроцессора, входы и выходы которого соединены с блоками оптимизации напряжения и мощности, которые соединены с входами и выходами микропроцессоров соседних межподстанционных зон. Вход блока измерения напряжения холостого хода на шинах тяговых подстанций подключен к блоку оптимизации напряжения. Вход-выход блока зарядной и разрядной характеристик подключен к блоку оптимизации мощности. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности системы тягового электроснабжения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электрифицированному железнодорожному транспорту, а именно к системе тягового электроснабжения, содержащей регулируемые устройства компенсации реактивной мощности и накопители электроэнергии на тяговой подстанции или линейных устройствах контактной сети.
Целью изобретения является повышение энергетической эффективности системы тягового электроснабжения путем автоматического регулирования ее работы.
Устройство направлено на решение задачи повышения энергетической эффективности за счет сокращения потерь электроэнергии при обеспечении необходимых показателей работы системы тягового электроснабжения.
Известно устройство для автоматического регулирования тягового электроснабжения (прототип), содержащее: блоки телеизмерения напряжения на шинах тяговых подстанций, выходы которого подключены к блоку памяти устройства и позволяют накапливать результаты измерений; блоки телеуправления напряжением, входы которых подключены к выходам блока памяти, предназначенные для регулирования напряжения на шинах тяговых подстанций; блоки измерения тока, координат и напряжения на токоприемнике электроподвижного состава выходы которого присоединены ко входу блока памяти и предназначены для измерения электрических параметров и координаты нахождения электроподвижного состава на межподстанционной зоне; блоки управления мощностью тяговых подстанций, входы которых подключены к выходам блока памяти; входы и выходы блока памяти подключены к микропроцессору, который на основе измерений, поступающих от блока памяти, блоков параметров тяговой сети и порогового блока параметров рассчитывает уровень напряжения и мощности подстанций; блоков оптимизации уровня напряжения и мощности тяговых подстанций, одна пара вход-выход которых подключены к микропроцессору, две других пары вход-выход - к микропроцессорам смежных межподстанционных зон [1].
На основе измерений электрических параметров системы тягового электроснабжения и электроподвижного состава с помощью блока памяти и блоков оптимизации напряжения и мощности микропроцессор рассчитывает необходимую корректировку напряжения и мощности тяговых подстанций для приведения их к оптимальным значениям. При изменении потребляемой мощности электроподвижным составом микропроцессор через блок памяти и блоку телеуправления напряжения и мощностью снижает мощность силового оборудования тяговых подстанций, находящегося в работе, и понижает уровень напряжения на шинах тяговых подстанций в соответствии с заданными предельными уровнями и алгоритмом оптимизации.
Данное устройство позволяет повысить коэффициент полезного действия системы тягового электроснабжения путем управления напряжением на шинах тяговых подстанций и мощностью тяговых подстанций на основе данных измерений об уровне напряжения на шинах тяговых подстанций, токе поезда, напряжения на токоприемнике и координатах поезда. Устройство позволяет поддерживать заданный уровень напряжения в контактной сети, направленный на сокращение нагрузочных потерь в системе тягового электроснабжения, и вводить или выводить из работы мощность силового оборудования на тяговых подстанциях с целью снижения потерь в силовом оборудовании.
Появление устройств с плавным регулированием в системе тягового электроснабжения, к которым, относятся регулируемые устройства компенсации реактивной мощности и системы накопления электроэнергии изменяют подход к регулированию напряжения и мощности ввиду отличительных показателей работы. Указанные устройства реализуют алгоритмы управления на основе изменения показателей работы системы тягового электроснабжения, изменение которых требует адаптации настроек регулируемых устройств в системе тягового электроснабжения.
Недостатками указанного устройства являются:
1) отсутствие возможности регулирования при повышении напряжения на токоприемнике электроподвижного состава выше напряжения холостого тяговых подстанций при реализации рекуперативного торможения и исчерпании возможностей тяговых подстанций по регулированию напряжения и мощности. Функциональность устройства не позволяет выполнить регулирование системы для указанного случая;
2) отсутствие возможности регулирования тягового электроснабжения при работе регулируемых устройств компенсации реактивной мощности и накопителей электроэнергии, реализующих управление мощностью. Функциональность устройства не позволяет выполнить управление тяговым электроснабжением при наличии данных устройств.
Технический результат работы устройства достигается за счет управления режимами работы регулируемых устройств одновременно с регулированием напряжения и мощности тяговых подстанций в системе тягового электроснабжения.
Достижение результатов достигается за счет введение в устройство блоков, позволяющих измерять текущие электрические величины регулируемых устройств, передавать данные измерений в микропроцессор, далее блоки оптимизации уровней напряжения и мощности, рассчитывать корректировку уровня напряжения и мощности тяговых подстанций и регулируемых устройств, и с помощью блоков памяти и телеуправления формировать управляющее воздействие на регулируемые устройства.
Предлагаемое устройство позволяет повысить энергетическую эффективность системы тягового электроснабжения в различных режимах работы электроподвижного состава (в т.ч. рекуперативного торможения) посредством реализации автоматического управления регулируемыми устройствами компенсации реактивной мощности и накопителями электроэнергии.
Применение регулируемых устройств компенсации и накопителей электроэнергии направлено на повышение энергетической эффективности работы тягового электроснабжения и улучшение энергетических показателей (уровень напряжения в контактной сети, загрузку силового оборудования, температуру нагрева элементов и др.). В условиях регулирования напряжения и мощности на тяговых подстанциях применение указанных устройств позволяет достичь дополнительного эффекта повышения энергетической эффективности тягового электроснабжения при условии проведения оптимизации режимов их работы.
Работа регулируемого устройства компенсации реактивной мощности позволяет воздействовать на уровень напряжения на шинах тяговой подстанции или линейного устройства путем управления мощностью устройства. К параметрам, определяющим работу устройства, относится напряжение холостого хода на шинах подстанций и линейных устройств. В условиях изменения напряжения холостого хода или при необходимости повышенного уровня компенсации необходимо адаптировать напряжения включения устройства под режимы работы тягового электроснабжения. Адаптация режимов работы происходит на основе расчета корректировки напряжения включения и характеристики изменения реактивной мощности, выполняемой микропроцессором устройства.
Работа накопителя электроэнергии на шинах тяговой подстанции или линейного устройства направлена на повышение энергетической эффективности и энергетических показателей работы тягового электроснабжения. Управление мощностью накопителя электроэнергии должно осуществляться с учетом режимов его работы, степени заряженности, глубины разряда, изменения напряжения включения в режимах заряда и разряда. К показателям, определяющим устойчивую работу тягового электроснабжения с накопителем электроэнергии относят напряжение холостого хода на шинах тяговых подстанций или смежных подстанций при работе на линейных устройствах, уровень степени заряженности и глубину разряда. Корректировка изменения мощности и режимов работы накопителя электроэнергии происходит с помощью микропроцессора, который рассчитывает необходимое изменение токов в режимах заряда и разряда и напряжения для смены режимов в зависимости от показателей работы накопителя.
Устройство автоматического регулирования системы тягового электроснабжения состоит из блоков телеизмерения напряжения на шинах подстанций 1, 10 и блоков телеизмерения тока 11, 12. Выходы блоков подключены к входам блока памяти для передачи данных текущих измерений. Блок 2 предназначен для измерения напряжения на шинах регулируемого устройства, блоки 3 и 4 - для измерения степени заряженности и глубины разряда, блок 5 - для измерения тока устройства компенсации реактивной мощности, блоки 6 и 7 - для измерения токов в режимах заряда и разряда накопителя электроэнергии. Выходы блоков 2-7 подключены к входам блока памяти устройства. Информация о нагрузке, координатах и напряжении на токоприемнике электроподвижного состава передается с помощью блоков 8 и 9, выходы которых подключены к блоку памяти. Текущие измерения передаются на микропроцессор путем соединения выходов блока памяти со входами микропроцессора. Выходы блоков задания параметров системы тягового электроснабжения 21 и предельных уровней токов и напряжений 22 подключены к входам микропроцессора 29. Два входа-выхода микропроцессора 29 подключены к входам-выходам блоков оптимизации напряжения и мощности 23 и 26. На основе данных, поступающих от блоков 1-12 и 21, 22, блоков 23 и 26 микропроцессор 29 рассчитывает необходимые значения корректировки напряжения и мощности оборудования в системе и с помощью третьей пары входа-выхода передает текущие данные в блок памяти 20. Выходы блока памяти 20 подключены к входам блоков телеуправления напряжением 13,15 и мощностью тяговых подстанций 14, 16, напряжением включения регулируемого устройства 17, токов в режимах заряда 18 и разряда 19 накопителя электроэнергии. Расчет оптимальных значений напряжения и мощности в системе тягового электроснабжения выполняется в блоках оптимизации 23 и 26 одна пара входа-выхода которых подключена к микропроцессору 29. Вторая и третья пара входа-выхода подключена к микропроцессорам смежных межподстанционных зон 25 и 28. Выходы блоков телеизмерения напряжения 24 на шинах тяговых подстанций и блок формирования зарядной и разрядной характеристик 27 накопителя подключены в входам блоков оптимизации напряжения 23 и мощности 26 соответственно. Расчет оптимальных значений напряжения и мощности на шинах тяговых подстанций и регулируемых устройств от выходов блоков оптимизации 23 и 26 поступает на входы микропроцессора.
Корректировка напряжений включения регулируемых устройств позволяет регулировать их внешние характеристики, управлять мощностью, в том числе в режимах заряда и разряда, степенью разряженности и глубиной разряда накопителя электроэнергии.
Устройство работает следующим образом: от блоков телеизмерения напряжения на шинах и тока ввода тяговых подстанций 1, 11 и 10, 12 одной межподстанционной зоны, блоков измерения напряжения на шинах регулируемых устройств 2, блоков измерения степени разряженности и глубины разряда 3 и 4, блоков измерения тока устройства компенсации реактивной мощности 5, тока заряда 6 и разряда 7 накопителя электроэнергии, блоков измерения тока 8, координат 9 и напряжения на токоприемнике электроподвижного состава информация поступает в блок памяти 20, где хранятся измеренные значения и передаются в микропроцессор 29. Микропроцессор фиксирует для последующего сравнения напряжения на шинах и мощность подстанций, устройств регулирования и электроподвижного состава с учетом данных измерений (блоки 1-12), параметров системы тягового электроснабжения (блок 21) и предельных значений электрических величин (блок 22). Значения напряжения и мощности тяговых подстанций и регулируемых устройств от микропроцессора 29 поступают в блок оптимизации режимов напряжения 23 и мощности 26, куда поступает аналогичная информация от микропроцессоров смежных межподстанционных зон 25 и 28 и блоков измерения напряжения холостого хода 24 и зарядной и разрядной характеристик 27.
С помощью блоков оптимизации напряжения и мощности 23 и 26 определяется оптимальный уровень напряжения и мощности силового оборудования на межподстанционной зоне для обеспечения пропуска поездов и сокращения уровня потерь. При повышенном напряжении и избыточной мощности блоки оптимизации 23 и 26 формируют значения напряжения и мощности подстанций и регулируемых устройств ниже текущих значений на ступень регулирования, при снижении напряжения и увеличении мощности блоки оптимизации - выше текущих значений в соответствии. При недостаточной степени заряженности или глубине разряда накопителя электроэнергии выше предельного уровня, задаваемого блоком 22, блок оптимизации мощности в соответствии с зарядной и разрядной характеристикой, задаваемой блоком 27, корректирует зарядную и разрядную характеристику и определяет оптимальные значения токов в режиме заряда и разряда. Блок оптимизации мощности корректирует зарядные и разрядные характеристики с задаваемой блоком 22 степенью деградации во времени. При работе регулируемого устройства компенсации реактивной мощности напряжение включения устройства при увеличении напряжения холостого хода на смежных тяговых подстанциях увеличивается на основе данных измерений от блока 21 блоком оптимизации напряжения 23, при снижении напряжения холостого хода - напряжение включения понижается.
Информация об оптимальном уровне напряжения и мощности тяговых подстанций и регулируемых устройств передается в микропроцессор 29, который рассчитывает необходимую коррекцию по напряжению и мощности и далее через блок памяти 20 поступает на блоки телеуправления напряжением и мощностью тяговых подстанций 13, 14 и 15, 16, блок телеуправления напряжением включения регулируемых устройств 17, блоки телеуправления током в режимах заряда и разряда 18 и 19. На следующем шаге измерений обработка данных и корректировка напряжения и мощности повторяется.
Библиографический список
1. Пат. на полезную модель №45343 РФ. Устройство для автоматического регулирования тягового электроснабжения / А.Н. Марикин, А.Т. Бурков, А.В. Смирнов (РФ) - 2005100935/22; Заявл. 17.01.2005; опубл. 10.05.2005. Бюл. №13.
Claims (1)
- Устройство для автоматического регулирования тягового электроснабжения, содержащее блоки телеуправления напряжением и мощностью тяговых подстанций, блоки телеизмерений напряжения и мощности, блоки измерения тока, координат и напряжения на токоприемнике электроподвижного состава, блок памяти, входы которого соединены с соответствующими выходами блоков телеизмерений, выходы блока памяти соединены соответственно со входами блоков телеуправления напряжением и мощностью, вход и выход блока памяти соединен с микропроцессором, выходы блоков задания предельных режимов и параметров тягового электроснабжения соединены со входами микропроцессора, входы и выходы микропроцессора соединены с блоками оптимизации напряжения и мощности, блоки оптимизации напряжения и мощности соединены с входами и выходами микропроцессоров соседних межподстанционных зон, отличающееся тем, что оно содержит блоки телеизмерений напряжения и тока регулируемых устройств, степени разряженности, глубины разряда и токов в режимах заряда и разряда, выходы которых присоединены к входам блока памяти, блок измерения напряжения холостого хода на шинах тяговых подстанций, вход которого подключен к блоку оптимизации напряжения, блок зарядной и разрядной характеристик, вход-выход которого подключен к блоку оптимизации мощности, блоки телеуправления напряжением включения регулируемых устройств компенсации реактивной мощности и накопителей электроэнергии, токов в режиме заряда и разряда, входы которых подключены к выходам блока памяти устройства.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020113761A RU2735158C1 (ru) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Устройство для автоматического регулирования системы тягового электроснабжения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020113761A RU2735158C1 (ru) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Устройство для автоматического регулирования системы тягового электроснабжения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2735158C1 true RU2735158C1 (ru) | 2020-10-28 |
Family
ID=73398143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020113761A RU2735158C1 (ru) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Устройство для автоматического регулирования системы тягового электроснабжения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2735158C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785263C1 (ru) * | 2021-11-30 | 2022-12-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Способ и устройство определения зарядной характеристики системы накопления электроэнергии в системе тягового электроснабжения |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU45343U1 (ru) * | 2005-01-17 | 2005-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации" (ПГУПС МПС России) | Устройство для автоматического регулирования тягового электроснабжения |
| WO2012111679A1 (ja) * | 2011-02-14 | 2012-08-23 | 株式会社 東芝 | 蓄電装置とその設置・運用方法 |
| RU2587128C1 (ru) * | 2015-02-02 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Способ управления системой электроснабжения железных дорог |
| RU2660207C1 (ru) * | 2014-10-21 | 2018-07-05 | Кабусики Кайся Тосиба | Устройство хранения энергии |
-
2020
- 2020-04-03 RU RU2020113761A patent/RU2735158C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU45343U1 (ru) * | 2005-01-17 | 2005-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации" (ПГУПС МПС России) | Устройство для автоматического регулирования тягового электроснабжения |
| WO2012111679A1 (ja) * | 2011-02-14 | 2012-08-23 | 株式会社 東芝 | 蓄電装置とその設置・運用方法 |
| RU2660207C1 (ru) * | 2014-10-21 | 2018-07-05 | Кабусики Кайся Тосиба | Устройство хранения энергии |
| RU2587128C1 (ru) * | 2015-02-02 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Способ управления системой электроснабжения железных дорог |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785263C1 (ru) * | 2021-11-30 | 2022-12-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Способ и устройство определения зарядной характеристики системы накопления электроэнергии в системе тягового электроснабжения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104303386B (zh) | 电力控制装置以及电力控制方法 | |
| CN108565887B (zh) | 储能环节维持微电网母线电压分区曲线动态下垂控制方法 | |
| US10770766B2 (en) | Heating control device | |
| CN107528313B (zh) | 一种充电站的功率监控方法、装置及系统 | |
| CN110797595A (zh) | 一种电池组并联充放电控制方法和系统 | |
| CN105071393A (zh) | 一种交直流混合微电网直流母线电压控制方法 | |
| WO2022062731A1 (zh) | 一种混合动力机车的多支路动力电池系统控制方法 | |
| US20160344204A1 (en) | Energy storage device power consumption management | |
| CN111711258A (zh) | 一种基于铁路功率调节器的混合储能控制方法 | |
| CN107745644A (zh) | 基于能量转移的城轨交通电池储能系统放电阈值动态调整控制方法 | |
| CN107091990A (zh) | 一种蓄电池剩余电量检测和估算方法 | |
| CN112271749A (zh) | 一种双源无轨电源通信控制系统及方法 | |
| CN115885447A (zh) | 充放电装置、电池充电和放电的方法、以及充放电系统 | |
| JP6516525B2 (ja) | 蓄電システム | |
| CN109747469A (zh) | 一种电动汽车充电智能调节控制方法 | |
| CN115133592A (zh) | 一种电池管理系统 | |
| RU2735158C1 (ru) | Устройство для автоматического регулирования системы тягового электроснабжения | |
| CN105322532A (zh) | 直流微电网储能优化及协调控制方法 | |
| CN109460870B (zh) | 考虑阻塞的集群电动汽车交互方法 | |
| CN114172221B (zh) | 一种多支路电池系统的防过充控制系统 | |
| JP2002233054A (ja) | 電力貯蔵装置および充電制御方法 | |
| CN208874316U (zh) | 一种储能系统的蓄电池组串直流汇流及组串均衡管控装置 | |
| JP2018126015A (ja) | 充電装置及び電力需給システム | |
| CN109428335B (zh) | 一种电能管理装置及其管理方法、牵引供电系统 | |
| CN103199747B (zh) | 利用电池储能系统平滑光伏发电系统功率的方法 |