RU2752992C1 - Method for determining components of circulating current and apparatus for implementation thereof - Google Patents

Method for determining components of circulating current and apparatus for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2752992C1
RU2752992C1 RU2020138512A RU2020138512A RU2752992C1 RU 2752992 C1 RU2752992 C1 RU 2752992C1 RU 2020138512 A RU2020138512 A RU 2020138512A RU 2020138512 A RU2020138512 A RU 2020138512A RU 2752992 C1 RU2752992 C1 RU 2752992C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
traction
components
substation
network
Prior art date
Application number
RU2020138512A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Чижма
Сергей Васильевич Молчанов
Игорь Витальевич Стригин
Вячеслав Михайлович Анискевич
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта)
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 автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта)
Priority to RU2020138512A priority Critical patent/RU2752992C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2752992C1 publication Critical patent/RU2752992C1/en

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
    • 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
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/08—Synchronising of networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: power supply.
SUBSTANCE: group of inventions relates to power supply lines contacting current collectors of vehicles. The method for determining the components of the circulating current flowing in an alternating current traction network with two-way power supply of inter-substation areas consists in the fact that the voltages at the feeders of adjacent traction substations and the current of the feeder of one of the traction substations are measured synchronously, then the measurements are marked in time using a satellite time synchronisation system and the data is transmitted to an electronic computer calculating the components of the circulating current. At the first stage therein the power is deactivated at one of the traction substations, the values of the voltages and currents and phases thereof at the beginning and the end of the contact network are measured, and the total resistance of the contact system is determined. At the second stage, the voltage at the second substation is activated, the values of the voltage of the traction substation feeders, the current of the contact system and phases thereof are measured, and the values and phases of the longitudinal and lateral components of the circulating current are calculated by the proposed formulas. Also proposed is an apparatus for determining the components of the circulating current in the section of an alternating current traction network.
EFFECT: increased information content of determining the components of the circulating current.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к электрифицированному железнодорожному транспорту, в частности к способам определения составляющих уравнительного тока в тяговой сети переменного тока на шинах смежных тяговых подстанций. При использовании двухсторонней схемы питания контактного провода в межподстанционной зоне даже при отсутствии тяговой нагрузки протекает уравнительный ток, обусловленный разностью напряжений на смежных тяговых подстанциях. Уравнительный ток имеет две составляющие: продольную, обусловленную разностью величин напряжений на фидерах подстанций, питающих контактную сеть и поперечную, обусловленную разностью фаз упомянутых напряжений. Соответственно, продольную составляющую можно минимизировать регулированием уровня напряжения, с помощью, например, трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой. Поперечную составляющую можно минимизировать с помощью фазосдвигающих устройств. Кроме этого, уменьшение уравнительного тока возможно осуществлять с помощью устройств продольной или поперечной компенсации. Контактная сеть имеет активно-индуктивный характер сопротивления, поэтому токи, протекающие по ней, имеют фазовый сдвиг относительно питающих напряжений. Для минимизации уравнительного тока важным фактором является определение его составляющих. Предлагаемый способ реализуется в соответствующей системе.The invention relates to electrified railway transport, in particular to methods for determining the components of the equalizing current in an alternating current traction network on the buses of adjacent traction substations. When using a two-way power supply circuit for the contact wire in the inter-substation zone, even in the absence of traction load, an equalizing current flows due to the voltage difference in adjacent traction substations. The equalizing current has two components: longitudinal, due to the difference in voltage values at the substation feeders supplying the contact network and transverse, due to the phase difference of the mentioned voltages. Accordingly, the longitudinal component can be minimized by adjusting the voltage level using, for example, on-load voltage controlled transformers. The cross-sectional component can be minimized by using phase-shifting devices. In addition, it is possible to reduce the equalizing current by means of longitudinal or lateral compensation devices. The contact network has an active-inductive nature of resistance, therefore, the currents flowing through it have a phase shift relative to the supply voltages. In order to minimize the potential equalization current, it is important to determine its components. The proposed method is implemented in the corresponding system.

Известно устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока (патент РФ 173198), содержащее два датчика напряжения, каждый из которых предназначен для измерения напряжения на шинах 27,5 кВ каждой из смежных тяговых подстанций, два блока определения параметров вектора напряжения, каждый из которых предназначен для вычисления модуля и фазы напряжения на упомянутых шинах, блок сравнения, предназначенный для определения разности модулей и фаз напряжения на упомянутых шинах, вольтодобавочный трансформатор, и его блок управления, при этом вход каждого датчика напряжения подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения соответствующей тяговой подстанции, а его выход - к первому входу блока определения параметров вектора напряжения соответствующей тяговой подстанции, выход которого соединен с соответствующим входом блока сравнения, выход которого подключен к входу блока управления вольтодобавочным трансформатором, выход которого подключен к первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора, два блока формирования опорного импульса, каждый из которых предназначен для синхронизации измерений на упомянутых шинах, вход каждого из которых связан радиоканалом с системой искусственных спутников Земли, а выход подключен к второму входу блока определения параметров вектора напряжения соответствующей тяговой подстанции, блок сравнения, вольтодобавочный трансформатор и блок управления вольтодобавочным трансформатором установлены на посту секционирования контактной сети, а вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора подключена к шинам поста секционирования контактной сети электрифицированной железной дороги.A device is known for reducing the equalizing current in the traction network of electrified AC railways (RF patent 173198), containing two voltage sensors, each of which is designed to measure the voltage on the 27.5 kV buses of each of the adjacent traction substations, two units for determining the voltage vector parameters , each of which is designed to calculate the module and phase of the voltage on the said buses, a comparison unit designed to determine the difference between the modules and phases of the voltage on the said buses, a booster transformer, and its control unit, while the input of each voltage sensor is connected to the secondary winding of the voltage transformer corresponding traction substation, and its output to the first input of the unit for determining the voltage vector parameters of the corresponding traction substation, the output of which is connected to the corresponding input of the comparison unit, the output of which is connected to the input of the booster transformer control unit, the output of which is connected to the primary winding of the booster transformer, two reference pulse shaping units, each of which is designed to synchronize measurements on the aforementioned buses, the input of each of which is connected by a radio channel to the system of artificial earth satellites, and the output is connected to the second input of the unit for determining the voltage vector parameters of the corresponding traction substation , a comparison unit, a booster transformer and a booster transformer control unit are installed at the overhead line sectioning station, and the secondary winding of the booster transformer is connected to the buses of the overhead line sectioning station of the electrified railway.

К недостаткам устройства относится отсутствие возможности контроля тока фидеров подстанций, что делает невозможной определение составляющих уравнительного тока и соответственно, ограничивают возможности системы по минимизации уравнительного тока в условиях активно-индуктивного характера сопротивления контактного провода.The disadvantages of the device include the inability to control the current of the substation feeders, which makes it impossible to determine the components of the equalizing current and, accordingly, limit the system's capabilities to minimize the equalizing current in conditions of the active-inductive nature of the resistance of the contact wire.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является информационная система для определения уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока (патент РФ 102565), содержащая первый и второй трансформаторы напряжения, которые передают сигналы, пропорциональные измеряемым напряжениям фидеров, на первый и второй аналогово-цифровые преобразователи, которые передают измерительную информацию в локальную вычислительную сеть через первый и второй блоки синхронизации, определяющие точное время с помощью первой и второй антенн, принимающих сигналы точного времени, и через первый и второй узлы системы передачи данных тяговых подстанций; к этой же локальной вычислительной сети через адаптер сети подключена электронно-вычислительная машина, блоки синхронизации определяют точное время каждого измерения аналого-цифровых преобразователей, вводят информацию о времени измерения в данные, передаваемые от аналого-цифровых преобразователей к электронно-вычислительной машине, которая определяется разность фаз и амплитудных значений напряжений смежных тяговых подстанций и высчитывает величину уравнительного тока тяговой сети и его продольную и поперечную составляющие.The closest to the proposed technical solution is an information system for determining the equalizing current in the section of the AC traction network (RF patent 102565), containing the first and second voltage transformers that transmit signals proportional to the measured voltages of the feeders to the first and second analog-to-digital converters, which transmit measuring information to the local area network through the first and second synchronization units, which determine the exact time using the first and second antennas that receive the exact time signals, and through the first and second nodes of the traction substation data transmission system; an electronic computer is connected to the same local area network via a network adapter, synchronization blocks determine the exact time of each measurement of analog-to-digital converters, enter information about the measurement time into the data transmitted from analog-to-digital converters to an electronic computer, which is determined by the difference phases and amplitude values of voltages of adjacent traction substations and calculates the value of the equalizing current of the traction network and its longitudinal and transverse components.

К недостаткам устройства относится отсутствие возможности непосредственного определения величины и фазы уравнительного тока, что не позволяет учитывать влияние активно-индуктивного характера сопротивления контактной сети на уравнительный ток, что снижает эффективность минимизации уравнительного тока при любом способе его регулирования.The disadvantages of the device include the inability to directly determine the magnitude and phase of the equalizing current, which does not allow taking into account the influence of the active-inductive nature of the resistance of the contact network on the equalizing current, which reduces the efficiency of minimizing the equalizing current for any method of its regulation.

Целью представленного технического решения является повышение информативности измерения уравнительного тока в части определения его продольной и поперечной составляющих с целью дальнейшего уменьшения уравнительного тока с помощью автотрансформаторов, фазоповоротных устройств, продольных или поперечных емкостных компенсаторов.The purpose of the presented technical solution is to increase the information content of the equalizing current measurement in terms of determining its longitudinal and transverse components in order to further reduce the equalizing current using autotransformers, phase-shifting devices, longitudinal or transverse capacitive compensators.

Указанная цель достигается тем, что для определения составляющих уравнительного тока, протекающего в тяговой сети переменного тока с двусторонним питанием межподстанционных зон, измерения напряжений на фидерах смежных тяговых подстанций, питающих контактную сеть переменного тока и тока фидера одной из тяговых подстанций осуществляют синхронно, затем выполняют маркирование этих измерений по времени с помощью спутниковой системы синхронизации времени, передают измеренные и маркированные данные с помощью системы передачи данных на электронно-вычислительную машину, которая вычисляет составляющие уравнительного тока, отличающийся тем, что на первом этапе отключают питание на одной из тяговых подстанций, измеряют величину напряжений и тока и их фазы в начале и конце контактной сети и определяют полное сопротивление контактной сети, на следующих этапах включают напряжение на второй подстанции, измеряют величины напряжений фидеров тяговых подстанций, тока контактной сети и их фазы и по представленным формулам вычисляют величины и фазы продольной и поперечной составляющих уравнительного тока.This goal is achieved by the fact that in order to determine the components of the equalizing current flowing in the AC traction network with two-way power supply of the inter-substation zones, the voltages at the feeders of adjacent traction substations supplying the AC catenary and the feeder current of one of the traction substations are measured synchronously, then marking is performed of these measurements in time using a satellite time synchronization system, transmit the measured and marked data using a data transmission system to an electronic computer, which calculates the components of the equalizing current, characterized in that at the first stage, the power is turned off at one of the traction substations, the value voltages and currents and their phases at the beginning and end of the contact network and determine the total resistance of the contact network, at the next stages turn on the voltage at the second substation, measure the voltages of the traction substation feeders, the current of the contact network and their phases and The presented formulas calculate the values and phases of the longitudinal and transverse components of the equalizing current.

Способ определения составляющих уравнительного тока заключается в следующем. Определение уравнительного тока выполняют в семь этапов. На первом этапе определяют полное сопротивление линии электроснабжения и фазовый сдвиг между питающим напряжением первой тяговой подстанции и током в контактном проводе, образующийся за счет активно-индуктивного характера сопротивления контактного провода. Для этого отключают напряжение на второй тяговой подстанции, измеряют величины и фазы напряжений на концах контактного провода и тока, протекающего через негоThe method for determining the components of the equalizing current is as follows. Determination of the equalizing current is carried out in seven steps. At the first stage, the impedance of the power supply line and the phase shift between the supply voltage of the first traction substation and the current in the overhead wire, formed due to the active-inductive nature of the overhead wire resistance, are determined. To do this, turn off the voltage at the second traction substation, measure the magnitudes and phases of the voltages at the ends of the contact wire and the current flowing through it.

В общем случае схема замещения линии тягового электроснабжения имеет вид, представленный схемой на фиг. 1. Полные сопротивления тяговых трансформаторов смежных тяговых подстанций приведены к величине ZH.In the general case, the equivalent circuit of the traction power supply line has the form shown by the diagram in Fig. 1. The impedances of traction transformers of adjacent traction substations are reduced to the value Z H.

С помощью системы аналого-цифровых преобразователей и блоков синхронизации, описанных далее, синхронно измеряются все напряжения, токи и их фазы, при этом

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Однако, входное напряжение будет приниматься за опорное с нулевой фазой, т.е. α1=0, поэтому
Figure 00000004
Векторная диаграмма напряжений и токов на нагрузке представлена на фиг. 2.Using a system of analog-to-digital converters and synchronization blocks described below, all voltages, currents and their phases are synchronously measured, while
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
However, the input voltage will be taken as a reference voltage with zero phase, i.e. α 1 = 0, therefore
Figure 00000004
A vector diagram of voltages and currents across the load is shown in Fig. 2.

Полное сопротивление контактной сети высчитывается по известной формуле

Figure 00000005
The total resistance of the contact network is calculated according to the well-known formula
Figure 00000005

Модуль и фаза полного сопротивления линии равны:The modulus and phase of the line impedance are equal:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Из этих формул определяются активное, реактивное сопротивление контактной сети и ее индуктивность.From these formulas, the active, reactance of the contact network and its inductance are determined.

На втором этапе включают напряжение на второй тяговой подстанции.At the second stage, the voltage at the second traction substation is turned on.

В общем случае в режиме отсутствия тяговой нагрузки межподстанционная зона может быть представлена пассивным четырехполюсником с замкнутой стороной (фиг. 3). При этом условии для выделения расчетного участка из электроэнергетической системы достаточно знать значения двух независимых источников напряжений

Figure 00000008
, так как в расчетных схемах замещения тяговой сети с достаточно высоким приближением принято считать потенциалы точек 1' и 2' равными.In the general case, in the absence of traction load, the intersubstation zone can be represented by a passive four-port network with a closed side (Fig. 3). Under this condition, to isolate the calculated area from the electric power system, it is enough to know the values of two independent voltage sources
Figure 00000008
, since in the design substitution schemes for the traction network with a sufficiently high approximation, it is customary to consider the potentials of points 1 'and 2' to be equal.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения:FIG. 3 the following designations are adopted:

Figure 00000009
- ЭДС холостого хода фазы, питающей межподстанционную зону на смежных тяговых подстанциях;
Figure 00000009
- EMF of no-load of the phase feeding the intersubstation zone at adjacent traction substations;

Figure 00000010
- входное комплексное сопротивление питающей системы по отношению к тяговому трансформатору на подстанциях;
Figure 00000010
- input complex impedance of the supply system in relation to the traction transformer at substations;

Figure 00000011
- эквивалентное комплексное сопротивление тяговой сети;
Figure 00000011
- equivalent complex resistance of the traction network;

Figure 00000012
- комплексное действующее значение уравнительного тока;
Figure 00000012
- complex effective value of the equalizing current;

Figure 00000013
- комплексное действующее значение напряжения на шинах тяговой подстанции фазы, питающей межподстанционную зону на смежных тяговых подстанциях.
Figure 00000013
- the complex effective value of the voltage on the buses of the phase traction substation supplying the inter-substation zone at adjacent traction substations.

Уравнительный ток определяется разностью напряжений источников на концах контактного провода и общим сопротивлением линии

Figure 00000014
:The equalizing current is determined by the voltage difference between the sources at the ends of the contact wire and the total line resistance
Figure 00000014
:

Figure 00000015
Figure 00000015

Комплексное сопротивление тяговой сети состоит из активной и индуктивной составляющей, величины которых определяются на первом этапе.The complex resistance of the traction network consists of an active and an inductive component, the values of which are determined at the first stage.

Временные диаграммы уравнительного тока и напряжений на концах контактной линии представлены на фиг. 4The timing diagrams of the equalizing current and voltages at the ends of the contact line are shown in FIG. 4

Уравнительный ток состоит из двух составляющих:The equalizing current consists of two components:

Figure 00000016
- продольная (амплитудная) составляющая, определяемая при разности напряжений на концах контактной сети и нулевом сдвиге фаз U1 ≠ U2, α1=α2;
Figure 00000016
- longitudinal (amplitude) component, determined when the voltage difference at the ends of the contact network and zero phase shift U 1 ≠ U 2 , α 1 = α 2 ;

Figure 00000017
- поперечная (фазовая) составляющая, определяемая сдвигом фаз напряжений на концах контактной сети U1=U2, α1 ≠ α2.
Figure 00000017
- the transverse (phase) component, determined by the phase shift of the voltages at the ends of the contact network U 1 = U 2 , α 1 ≠ α 2 .

На третьем этапе с помощью аналого-цифровых преобразователей и блоков синхронизации, как будет представлено в дальнейшем описании, выполняют синхронные измерения амплитуд и фаз напряжений на питающих фидерах U1, U2, α1, α2, амплитуду IУР и фазу ϕИЗМ уравнительного тока.In the third stage via analog-to-digital converters and sync blocks, as will be shown in the following description, perform simultaneous measurements of amplitude and phase voltages in the feeders U 1, U 2, α 1, α 2, the amplitude of I SD and phase φ MOD equalizing current.

На четвертом этапе вычисляют фазу уравнительного тока, определяемую только разностью напряжений и их фаз ϕ (если бы сопротивление линии было чисто активным): ϕ=ϕИЗМ-ϕРЕАКТ.At the fourth stage, the phase of the equalizing current is calculated, which is determined only by the difference between the voltages and their phases ϕ (if the line resistance were purely active): ϕ = ϕ MEZ -ϕ REACT .

На пятом этапе вычисляется фаза поперечной составляющей ϕФ уравнительного тока. На векторной диаграмме, представленной на фиг. 5 показаны векторы напряжений на концах контактной линии и ток через нее в случае, когда величины напряжений равны, но в наличии фазовый сдвиг между ними α2.At the fifth stage, the phase of the transverse component ϕ Ф of the equalizing current is calculated. In the vector diagram shown in FIG. 5 shows the vectors of voltages at the ends of the contact line and the current through it in the case when the values of the voltages are equal, but there is a phase shift between them α 2 .

Figure 00000018
Figure 00000018

Шестой этап представляет собой вычисление промежуточных углов в соответствии с фиг. 6, на которой представлены векторные диаграммы напряжений, уравнительного тока и его поперечной и продольной составляющих.The sixth step is the calculation of the intermediate angles in accordance with FIG. 6, which shows vector diagrams of voltages, equalizing current and its transverse and longitudinal components.

Figure 00000019
Figure 00000019

Седьмым этапом является вычисление величин поперечной и продольной составляющих уравнительного тока. Зная все углы в треугольнике токов на фиг. 6 и величину уравнительного тока, можно рассчитать величины поперечной и продольной составляющих уравнительного тока.The seventh step is to calculate the values of the transverse and longitudinal components of the equalizing current. Knowing all the angles in the triangle of currents in Fig. 6 and the value of the equalizing current, the values of the transverse and longitudinal components of the equalizing current can be calculated.

Figure 00000020
Figure 00000020

Представленный способ определения составляющих уравнительного тока позволяет определить как продольную и поперечную составляющие уравнительного тока, так и фазовый сдвиг уравнительного тока, возникающий вследствие активно-индуктивного характера сопротивления контактной сети.The presented method for determining the components of the equalizing current makes it possible to determine both the longitudinal and transverse components of the equalizing current and the phase shift of the equalizing current arising from the active-inductive nature of the resistance of the contact network.

Заявленный способ может быть реализован в системе, схема которой представлена на фиг. 7. На схеме обозначены: первый 1 и второй 2 трансформаторы смежных тяговых подстанций, с помощью питающих фидеров 3 и 4, подключенных к контактному проводу межподстанционной зоны 5, подключенные к питающим фидерам первый 6 и второй 7 датчики напряжения, которые передают сигналы, пропорциональные измеряемым напряжениям, на первый 8 и второй 9 аналогово-цифровые преобразователи, передающие измерительную информацию в локальную вычислительную сеть 10 через первый 11 и второй 12 блоки синхронизации, определяющие точное время с помощью первой 13 и второй 14 антенн, принимающих сигналы точного времени, и через узлы системы передачи данных первой и второй тяговых подстанций 15 и 16 передающих информацию в локальную вычислительную сеть 10; к этой же локальной вычислительной сети через адаптер локальной вычислительной сети 17 подключена электронно-вычислительная машина 18, кроме этого, в системе имеется датчик тока 19, третий аналого-цифровой преобразователь 20 и третий блок синхронизации 21.The claimed method can be implemented in a system, the diagram of which is shown in Fig. 7. The diagram shows: the first 1 and the second 2 transformers of adjacent traction substations, with the help of supply feeders 3 and 4, connected to the contact wire of the inter-substation zone 5, connected to the supply feeders, the first 6 and second 7 voltage sensors that transmit signals proportional to the measured voltages to the first 8 and second 9 analog-to-digital converters, transmitting measurement information to the local computer network 10 through the first 11 and second 12 synchronization blocks, determining the exact time using the first 13 and second 14 antennas that receive precise time signals, and through the nodes data transmission systems of the first and second traction substations 15 and 16 transmitting information to the local area network 10; an electronic computer 18 is connected to the same local area network via an adapter of a local area network 17, in addition, the system has a current sensor 19, a third analog-to-digital converter 20 and a third synchronization unit 21.

Система работает следующим образом. Первый 1 и второй 2 трансформаторы смежных тяговых подстанций, с помощью питающих фидеров 3 и 4, подают напряжение на контактный провод межподстанционной зоны 5, подключенные к первому 3 и второму 4 питающим фидерам первый 6 и второй 7 датчики напряжения и подключенный к первому 3 питающему фидеру датчик тока 19 передают соответственно, на входы первого 8, второго 9 и третьего 20 аналого-цифровых преобразователей сигналы, пропорциональные соответственно напряжениям на питающих фидерах 3, 4 и току первого питающего фидера 3.The system works as follows. The first 1 and second 2 transformers of adjacent traction substations, with the help of supply feeders 3 and 4, supply voltage to the contact wire of the inter-substation zone 5, connected to the first 3 and second 4 supply feeders, the first 6 and second 7 voltage sensors and connected to the first 3 supply feeder the current sensor 19 is transmitted, respectively, to the inputs of the first 8, second 9 and third 20 analog-to-digital converters, signals proportional, respectively, to the voltages on the supplying feeders 3, 4 and the current of the first supplying feeder 3.

Первый 8, второй 9 и третий 20 аналого-цифровые преобразователи передают цифровой сигнал о каждом измерении напряжений и тока соответственно на первый 11, второй 12 и третий 21 блоки синхронизации. Блоки синхронизации с помощью антенн 13 и 14 принимают сигналы точного времени, например, от спутниковой системы глобального позиционирования ГЛОНАСС и вставляют информацию о времени в выходные данные аналого-цифровых преобразователей таким образом, что каждое измерение, которое выполнил аналого-цифровой преобразователь, снабжается информацией о времени выполнения этого измерения. Так как все блоки синхронизации на подстанциях синхронизированы из единого источника, можно определять временной сдвиг между выходными напряжениями тяговых трансформаторов смежных подстанций и тока фидера первой тяговой подстанции. Информация о сдвиге фаз между напряжениями двух источников и током может определяться по разности времени пересечения нуля тремя сигналами. Современные системы синхронизации позволяют синхронизировать измерения на территориально разнесенных объектах с погрешностью менее одной микросекунды, что дает возможность для сетей с частотой 50 Гц вычислять величину сдвига фаз с высокой точностью.The first 8, second 9 and third 20 analog-to-digital converters transmit a digital signal about each voltage and current measurement, respectively, to the first 11, second 12 and third 21 synchronization units. Synchronization units using antennas 13 and 14 receive precise time signals, for example, from the satellite global positioning system GLONASS and insert time information into the output data of analog-to-digital converters in such a way that each measurement performed by the analog-to-digital converter is supplied with information about the time of this measurement. Since all synchronization units at substations are synchronized from a single source, it is possible to determine the time shift between the output voltages of the traction transformers of adjacent substations and the feeder current of the first traction substation. The phase shift information between the voltages of the two sources and the current can be determined from the difference in the zero crossing times of the three signals. Modern synchronization systems allow synchronizing measurements at geographically separated objects with an error of less than one microsecond, which makes it possible for networks with a frequency of 50 Hz to calculate the phase shift value with high accuracy.

Далее через узлы системы передачи данных первой и второй тяговых подстанций 15 и 16 информация о величинах напряжений питающих фидеров 3, 4 и тока первого питающего фидера 3 и сопутствующему этим величинам времени их измерения передается от первого 11, второго 12 и третьего 21 блоков синхронизации в локальную вычислительную сеть 10. Электронно-вычислительная машина 18 через адаптер локальной вычислительной сети 17 получает информацию по локальной вычислительной сети 10 от всех аналого-цифровых преобразователей, которые имеют каждый свой IP-адрес.Further, through the nodes of the data transmission system of the first and second traction substations 15 and 16, information about the voltages of the feeding feeders 3, 4 and the current of the first feeding feeder 3 and the accompanying measurement times is transmitted from the first 11, the second 12 and the third 21 synchronization units to the local computer network 10. The computer 18 through the adapter of the local computer network 17 receives information over the local computer network 10 from all analog-to-digital converters, which each have their own IP address.

Электронно-вычислительная машина 18 периодически опрашивает все перечисленные узлы локальной вычислительной сети 10, вычисляет величину напряжений на выходах тяговых трансформаторов и ток через фидер первой тяговой подстанции и сдвиг фаз между ними.The computer 18 periodically polls all of the listed nodes of the local area network 10, calculates the magnitude of the voltages at the outputs of the traction transformers and the current through the feeder of the first traction substation and the phase shift between them.

На первом этапе отключают питание на второй тяговой подстанции и измеряют напряжения на первом 3 и втором 4 питающих фидерах и ток питающего фидера 3 первой подстанции, по измеренным величинам напряжений, тока и сдвига фаз между ними рассчитывают активное и реактивное сопротивление контактной линии межподстанционной зоны.At the first stage, the power is turned off at the second traction substation and the voltages on the first 3 and second 4 supply feeders and the current of the supply feeder 3 of the first substation are measured, according to the measured values of voltages, current and phase shift between them, the active and reactive resistance of the contact line of the intersubstation zone is calculated.

На втором и третьем этапах подают напряжение на второй питающий фидер 4, измеряют напряжения на первом 3 и втором 4 питающих фидерах и ток питающего фидера 3 первой подстанции, который при двустороннем питании будет являться уравнительным током.At the second and third stages, voltage is applied to the second supply feeder 4, the voltages on the first 3 and second 4 supply feeders and the current of the supply feeder 3 of the first substation are measured, which will be the equalizing current with double-sided power supply.

Далее на этапах с четвертого по седьмой по представленным формулам рассчитывают амплитуды и фазы продольной и поперечной составляющих уравнительного тока.Further, at stages from the fourth to the seventh, according to the presented formulas, the amplitudes and phases of the longitudinal and transverse components of the equalizing current are calculated.

Использование предлагаемых способа и системы позволят повысить информативность определения составляющих уравнительного тока за счет определения моментов времени измерения напряжений и тока на тяговых подстанциях, добавления информации о времени измерения в данные, передаваемые от аналого-цифровых преобразователей к электронно-вычислительной машине, вычисления по значениям разности фаз и амплитудным значениям напряжений и токов смежных тяговых подстанций составляющих уравнительного тока.The use of the proposed method and system will improve the information content of determining the components of the equalizing current by determining the moments of time for measuring voltages and currents at traction substations, adding information about the measurement time to the data transmitted from analog-to-digital converters to an electronic computer, calculating the values of the phase difference and the amplitude values of the voltages and currents of adjacent traction substations of the equalizing current components.

Используя современные спутниковые системы синхронизации на базе ГЛОНАСС/GPS и современное оборудование для синхронно-фазовых измерений, а также используя способ и систему, описанную в настоящей работе, можно определять фазовые сдвиги напряжений и токов на смежных тяговых подстанциях и, соответственно измерять продольную и поперечную составляющие уравнительного тока. Знание этих параметров позволит создавать системы минимизации уравнительных токов, что значительно сократит потери электроэнергии в системах тягового электроснабжения.Using modern satellite synchronization systems based on GLONASS / GPS and modern equipment for synchronous-phase measurements, as well as using the method and system described in this work, it is possible to determine phase shifts of voltages and currents at adjacent traction substations and, accordingly, measure the longitudinal and transverse components equalizing current. Knowledge of these parameters will make it possible to create systems for minimizing equalizing currents, which will significantly reduce electricity losses in traction power supply systems.

Claims (2)

1. Способ определения составляющих уравнительного тока, протекающего в тяговой сети переменного тока с двусторонним питанием межподстанционных зон, заключающийся в том, что измерения напряжений на фидерах смежных тяговых подстанций, питающих контактную сеть переменного тока и тока фидера одной из тяговых подстанций, осуществляют синхронно, затем выполняют маркирование этих измерений по времени с помощью спутниковой системы синхронизации времени, передают измеренные и маркированные данные с помощью системы передачи данных на электронно-вычислительную машину, которая вычисляет составляющие уравнительного тока, отличающийся тем, что на первом этапе отключают питание на одной из тяговых подстанций, измеряют величину напряжений и тока и их фазы в начале и конце контактной сети и определяют полное сопротивление контактной сети, на втором этапе включают напряжение на второй подстанции, измеряют величины напряжений фидеров тяговых подстанций, тока контактной сети и их фазы и по представленным формулам вычисляют величины и фазы продольной и поперечной составляющих уравнительного тока.1. A method for determining the components of the equalizing current flowing in an alternating current traction network with a two-way supply of inter-substation zones, which consists in the fact that the voltage measurements at the feeders of adjacent traction substations supplying the alternating current contact network and the feeder current of one of the traction substations are carried out synchronously, then marking these measurements in time using a satellite time synchronization system, transmitting the measured and marked data using a data transmission system to an electronic computer, which calculates the components of the equalizing current, characterized in that at the first stage the power is turned off at one of the traction substations, measure the magnitude of voltages and currents and their phases at the beginning and end of the contact network and determine the total resistance of the contact network, at the second stage, turn on the voltage at the second substation, measure the voltages of the traction substation feeders, the current of the contact network and their phases and according to the formulas calculate the values and phases of the longitudinal and transverse components of the equalizing current. 2. Устройство для определения составляющих уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока, содержащее первый и второй датчики напряжения, подключенные к питающим фидерам соответственно первого и второго трансформаторов смежных тяговых подстанций, питающих контактный провод межподстанционной зоны, которые передают сигналы, пропорциональные измеряемым напряжениям, на первый и второй аналогово-цифровые преобразователи, передающие измерительную информацию в локальную вычислительную сеть через первый и второй блоки синхронизации, определяющие точное время с помощью первой и второй антенн, принимающих сигналы точного времени, и через узлы системы передачи данных первой и второй тяговых подстанций; к этой же локальной вычислительной сети через адаптер локальной вычислительной сети подключена электронно-вычислительная машина, отличающееся тем, что с целью повышения информативности определения уравнительного тока введен дополнительно датчик тока, третий аналого-цифровой преобразователь и третий блок синхронизации, при этом датчик тока подключен к питающему фидеру одной из подстанций и передает сигнал, пропорциональный току питающего фидера, на третий аналого-цифровой преобразователь, который выходом связан с третьим блоком синхронизации, определяющим точное время с помощью первой антенны, при этом информация от третьего блока синхронизации передается на узел системы передачи данных первой тяговой подстанции, при этом все блоки синхронизации определяют точное время каждого измерения напряжений и тока с помощью аналого-цифровых преобразователей, вводят информацию о времени измерения в данные, передаваемые от аналого-цифровых преобразователей к электронно-вычислительной машине, которая определяется разность фаз и амплитудных значений напряжений смежных тяговых подстанций, питающих межподстанционную зону уравнительного тока и высчитывает продольную и поперечную составляющие уравнительного тока.2. A device for determining the components of the equalizing current in the section of the AC traction network, containing the first and second voltage sensors connected to the supply feeders, respectively, of the first and second transformers of adjacent traction substations, supplying the contact wire of the inter-substation zone, which transmit signals proportional to the measured voltages to first and second analog-to-digital converters, transmitting measurement information to the local area network through the first and second synchronization units, determining the exact time using the first and second antennas that receive the exact time signals, and through the nodes of the data transmission system of the first and second traction substations; an electronic computer is connected to the same local area network through an adapter of a local area network, characterized in that in order to increase the information content of determining the equalizing current, an additional current sensor, a third analog-to-digital converter and a third synchronization unit are introduced, while the current sensor is connected to the supply to the feeder of one of the substations and transmits a signal proportional to the current of the feeding feeder to the third analog-to-digital converter, which is connected with the output to the third synchronization unit, which determines the exact time using the first antenna, while information from the third synchronization unit is transmitted to the data transmission system node of the first traction substation, while all synchronization units determine the exact time of each voltage and current measurement using analog-to-digital converters, enter information about the measurement time into the data transmitted from analog-to-digital converters to an electronic computer, which I determine the phase difference and amplitude values of the voltages of adjacent traction substations supplying the intersubstation equalizing current zone and calculates the longitudinal and transverse components of the equalizing current.
RU2020138512A 2020-11-23 2020-11-23 Method for determining components of circulating current and apparatus for implementation thereof RU2752992C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138512A RU2752992C1 (en) 2020-11-23 2020-11-23 Method for determining components of circulating current and apparatus for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138512A RU2752992C1 (en) 2020-11-23 2020-11-23 Method for determining components of circulating current and apparatus for implementation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752992C1 true RU2752992C1 (en) 2021-08-11

Family

ID=77349098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020138512A RU2752992C1 (en) 2020-11-23 2020-11-23 Method for determining components of circulating current and apparatus for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2752992C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788251C1 (en) * 2022-03-18 2023-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) METHOD FOR DETERMINING THE VALUE OF CONTROL ACTION WITH AN AUTOMATIC DECREASE IN THE CIRCULATING CURRENT IN A 25 kV TRACTION NETWORK

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60124538A (en) * 1983-12-09 1985-07-03 Hitachi Ltd Control system in transformer substation for electrical railway
SU1643228A1 (en) * 1988-09-22 1991-04-23 Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Method for determination of circulating current in section of ac traction network with double-sided power supply
RU102565U1 (en) * 2010-10-20 2011-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения INFORMATION SYSTEM FOR DETERMINING THE EQUATION OF CURRENT CURRENT AT A PART OF AC TRACING NETWORK
RU173198U1 (en) * 2016-10-25 2017-08-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) DEVICE FOR REDUCING THE EQUATION CIRCUIT IN THE TRACING NETWORK OF ELECTRICIZED RAILWAYS OF AC

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60124538A (en) * 1983-12-09 1985-07-03 Hitachi Ltd Control system in transformer substation for electrical railway
SU1643228A1 (en) * 1988-09-22 1991-04-23 Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Method for determination of circulating current in section of ac traction network with double-sided power supply
RU102565U1 (en) * 2010-10-20 2011-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения INFORMATION SYSTEM FOR DETERMINING THE EQUATION OF CURRENT CURRENT AT A PART OF AC TRACING NETWORK
RU173198U1 (en) * 2016-10-25 2017-08-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) DEVICE FOR REDUCING THE EQUATION CIRCUIT IN THE TRACING NETWORK OF ELECTRICIZED RAILWAYS OF AC

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788251C1 (en) * 2022-03-18 2023-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) METHOD FOR DETERMINING THE VALUE OF CONTROL ACTION WITH AN AUTOMATIC DECREASE IN THE CIRCULATING CURRENT IN A 25 kV TRACTION NETWORK

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9081043B2 (en) System and method for calculating power using contactless voltage waveform shape sensor
DK1807706T3 (en) PLATFORM WITH ELECTRICAL INSTRUMENTS INTENDED FOR FITTING AND REMOVING A HIGH VOLTAGE UNDER VOLTAGE
SE0104168L (en) Systems and methods for locating faults on a transmission line with multiple loads connected to outlets
CN104662761B (en) Device comprising a controllable grounding transformer
CN107015073B (en) Absolute phase sequence measurement system and method
KR101653954B1 (en) System and method for fault localization using current of trolly-feeder in at feeding system
KR20200014914A (en) Current Differential Relay and Sampling Synchronization Method
KR20130100687A (en) Power sensor, sensor power volume expansion unit and electrical power measurement system
JP6785069B2 (en) Feeder circuit failure point identification system for electric railways and feeder circuit failure point identification method for electric railways
RU2752992C1 (en) Method for determining components of circulating current and apparatus for implementation thereof
US20160003874A1 (en) Measuring system having several sensors and having a central evaluating unit
RU173198U1 (en) DEVICE FOR REDUCING THE EQUATION CIRCUIT IN THE TRACING NETWORK OF ELECTRICIZED RAILWAYS OF AC
RU174357U1 (en) DIGITAL CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER
RU196893U1 (en) DIGITAL CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER
US20160003871A1 (en) Contactless Device for Characterising An Electric Signal
KR100578451B1 (en) A fault locating method and apparatus in electric railway system
RU102565U1 (en) INFORMATION SYSTEM FOR DETERMINING THE EQUATION OF CURRENT CURRENT AT A PART OF AC TRACING NETWORK
RU2767552C1 (en) Information system for determining causes for equalizing current in traction power supply systems of alternating current
RU2658675C1 (en) Method and three-wire dc power supply system (options)
KR101820426B1 (en) Apparatus for detecting the location of partial discharge
US6859025B2 (en) Measurement of quantities of electric line
US20130151184A1 (en) Meter Device
Elhaffar et al. An improved GPS current traveling-wave fault locator in EHV transmission networks using few recordings
Hill et al. In situ determination of rail track electrical impedance and admittance matrix elements
RU2189606C1 (en) Procedure determining distance to short-circuit point in ac contact network and device for its realization