RU2767552C1 - Информационная система для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока - Google Patents
Информационная система для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767552C1 RU2767552C1 RU2021129666A RU2021129666A RU2767552C1 RU 2767552 C1 RU2767552 C1 RU 2767552C1 RU 2021129666 A RU2021129666 A RU 2021129666A RU 2021129666 A RU2021129666 A RU 2021129666A RU 2767552 C1 RU2767552 C1 RU 2767552C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- traction
- substations
- voltage vectors
- transformers
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Информационная система для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока содержит первый и второй тяговые трансформаторы, первый и второй питающие фидеры смежных тяговых подстанций, контактный провод межподстанционной зоны и фидеры отсоса. При этом напряжения и токи первого и второго питающих фидеров измеряются с помощью соответственно первого и второго измерителей векторов тока и напряжения. Третий и четвертый измерители векторов токов и напряжений измеряют векторы токов и напряжений на первичных обмотках тяговых трансформаторов. Измерители векторов токов и напряжений принимают сигналы точного времени от первого и второго блоков синхронизации и передают информацию, содержащую параметры векторов токов и напряжений и метки времени в локальную вычислительную сеть через первый и второй узлы передачи данных тяговых подстанций. К этой же локальной вычислительной сети через адаптер сети подключена электронно-вычислительная машина. Технический результат заключается в возможности определения причин появления уравнительного тока. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области информационных систем электрифицированного железнодорожного транспорта и предназначена для определения причин появления уравнительного тока, выявление которых позволит сформулировать рекомендуемые мероприятия, необходимые для улучшения условий согласования систем внешнего и тягового электроснабжения и понизить величину уравнительного тока.
Величина уравнительного тока, зависит от многих факторов, наиболее существенными из которых являются конфигурация и режимы работы системы внешнего электроснабжения. Значительные перетоки мощности наблюдаются в межподстанционных зонах, получающих питание от тяговых подстанций, резко различающихся входными сопротивлениями в систему внешнего электроснабжения со стороны 27,5 кВ.
Уравнительный ток прямо пропорционален разности векторов напряжений смежных тяговых подстанций, питающих тяговую сеть межподстанционной зоны. Следовательно, наибольшее значение уравнительного тока будет на тех межподстанционных зонах, на которых наибольшая векторная разность напряжений тяговых подстанций.
Векторная разность напряжений определяется неодинаковыми по модулю и фазе напряжениями на тяговых шинах подстанций, которые, в свою очередь, зависят от сопротивлений питающих систем внешнего электроснабжения и потоков мощности в них, а также от сопротивлений тяговых трансформаторов и нагрузки подстанций.
Перечисленные факторы можно объединить в пять групп, которые идентифицируются по показаниям векторов напряжений и токов на входных и выходных обмотках тяговых трансформаторов и по величине вектора уравнительного тока:
1. Неодинаковые векторы питающих напряжений на входных обмотках тяговых трансформаторов смежных подстанций. Причина - изменения уровня напряжений и их фаз в системе внешнего электропитания.
2. Неодинаковые входные сопротивления тяговых трансформаторов смежных подстанций. Причина - неодинаковые параметры тяговых трансформаторов смежных подстанций.
3. Неодинаковые выходные сопротивления тяговых трансформаторов смежных подстанций, питающих межподстанционный участок. Причина - неодинаковые параметры тяговых трансформаторов смежных подстанций.
4. Неодинаковые коэффициенты трансформации тяговых трансформаторов смежных подстанций. Причина - неодинаковые параметры тяговых трансформаторов и неодинаковые схемы преобразования.
5. Различные текущие мощности тяговых трансформаторов смежных подстанций. Причина - неодинаковая загрузка тяговых трансформаторов на смежных подстанциях.
Для выбора мероприятий по сокращению уравнительного тока необходимо выявить один из указанных факторов, приводящих к появлению уравнительного тока и подсчитать экономическую эффективность мероприятий.
Известен способ определения уравнительного тока (Локомотив, №2, 2000, стр. 36. Б.М. Бородулин, В.А. Кващук, В.Т. Черемисин. Как измерить уравнительный ток), позволяющий высчитывать величину уравнительного тока по показаниям счетчиков смежных подстанций, осуществляющих питание межподстанционной зоны при двустороннем питании. Недостатками предложенного способа является необходимость временного отключения питающих фидеров, выполнение расчета по косвенным данным, через измеренные счетчиками значения потребленной энергии. Данные снимаются с двух счетчиков электроэнергии, которые находятся на смежных тяговых подстанциях.
Также известна информационная система для определения уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока (патент РФ №88318), содержащая две подключенных к локальной вычислительной сети информационно-измерительных системы, установленные на смежных подстанциях, питающих одну межподстанционную зону и датчики наличия поезда. При отсутствии поезда на межподстанционной зоне определяется уравнительный ток. Недостатками системы является отсутствие возможности определения составляющей уравнительного тока, обусловленной сдвигом фаз питающего напряжения смежных подстанций, питающих одну зону.
Наиболее близкой к предлагаемому устройству является информационная система для определения уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока (патент РФ №102565), содержащая два измерительных трансформатора напряжения, измеряющих напряжения на выходных обмотках тяговых трансформаторов смежных подстанций, питающих контактный провод межподстанционной зоны, два блока синхронизации с антеннами, принимающих сигналы точного времени, два аналогово-цифровых преобразователя, которые передают измерительную информацию в локальную вычислительную сеть и далее через узлы системы передачи данных и адаптер сети на электронно-вычислительную машину, при этом 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, питающих межподстанционную зону и высчитывает величину уравнительного тока тяговой сети и его продольную и поперечную составляющие.
Недостатком предложенного технического решения является возможность определения только результирующего параметра - уравнительного тока, который является результатом сопряжения систем внешнего и тягового электроснабжения и не определяет причин появления уравнительного тока в межподстанционной зоне при двустороннем питании.
Целью заявляемого изобретения является реализация возможности определения причин появления уравнительного тока на основе измерения векторов токов и напряжения на входных и выходных обметках тяговых трансформаторов и вектора уравнительного тока. Выявление нижеуказанных причин позволит сформулировать рекомендуемые мероприятия, необходимые для улучшения условий согласования систем внешнего и тягового электроснабжения и понижения величины уравнительного тока.
Указанная цель достигается тем, что в информационную систему для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока, содержащую питаемые от линии внешнего электроснабжения первый и второй тяговые трансформаторы, подключенные выходными обмотками к первому и второму питающим фидерам смежных тяговых подстанций, соединенных с контактным проводом межподстанционной зоны и первому и второму фидерам отсоса, связанными с рельсами межподстанционной зоны, при этом напряжения и токи первого и второго питающих фидеров измеряются с помощью соответственно первого и второго измерителей векторов тока и напряжения, на входы синхронизации которых подаются сигналы точного времени от первого и второго блоков синхронизации соответственно, принимающих сигналы точного времени с помощью первой и второй антенны, первый и второй измерители векторов тока и напряжения передают информацию, содержащую параметры векторов токов и напряжений и метки времени в локальную вычислительную сеть через первый и второй узлы передачи данных тяговых подстанций, к этой же локальной вычислительной сети через адаптер сети подключена электронно-вычислительная машина, с целью обеспечения возможности определения причин появления уравнительных токов в контактной сети дополнительно введены третий и четвертый измерительные блоки векторов токов и напряжений, которые измеряют вектора токов и напряжений на первичных обмотках тяговых трансформаторов, принимают сигналы точного времени от первого и второго блоков синхронизации соответственно и передают информацию, содержащую параметры векторов токов и напряжений на входах соответственно первого и второго тяговых трансформаторов и метки времени в локальную вычислительную сеть через первый и второй узлы передачи данных тяговых подстанций.
На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемой системы.
Питаемые от линии внешнего электроснабжения 1 первый 2 и второй 3 тяговые трансформаторы, расположенные на первой 4 и второй 5 смежных тяговых подстанциях подключены выходными обмотками к первому 6 и второму 7 питающим фидерам, соединенных с контактным проводом 10 межподстанционной зоны и первому 8 и второму 9 фидерам отсоса, связанными с рельсами межподстанционной зоны 11, к первому 6 и второму 7 питающим фидерам подключены первый 12 и второй 13 измерители векторов токов и напряжений, на входы синхронизации этих измерителей подаются сигналы точного времени от первого 14 и второго 15 блоков синхронизации соответственно, принимающих сигналы точного времени от спутников систем GPS/ГЛОНАСС с помощью первой 16 и второй 17 антенны, первый 18 и второй 19 узлы передачи данных тяговых подстанций передают информацию, содержащую параметры векторов токов и напряжений и метки времени от первого 12 и второго 13 измерителя векторов тока и напряжения в локальную вычислительную сеть 20 и далее через адаптер сети 21 в электронно-вычислительную машину 22. Третий 23 и четвертый 24 измерители векторов токов и напряжений, подключены к первичным обмоткам первого 2 и второго тяговых 3 трансформаторов, принимают сигналы точного времени от первого 14 и второго 15 блоков синхронизации соответственно и передают информацию, содержащую параметры векторов токов и напряжений на входах соответственно первого 2 и второго 3 тяговых трансформаторов и метки времени в локальную вычислительную сеть 20 через первый 18 и второй 19 узлы передачи данных тяговых подстанций и далее через адаптер сети 21 на электронно-вычислительную машину 22.
Информационная система для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока работает следующим образом.
Первый 14 и второй 15 блоки синхронизации, расположенные на смежных тяговых подстанциях 4 и 5 принимают сигналы точного времени от спутников GPS/ГЛОНАСС и формируют метки времени, позволяющие всем четырем 12, 13, 23 и 24 измерителям векторов токов и напряжений делать синхронные измерения и определять абсолютные фазы и фазовые сдвиги напряжений и токов на первичных и вторичных обмотках тяговых трансформаторов 2 и 3 смежных тяговых подстанций 4 и 5, расположенных друг от друга на значительных расстояниях.
Третий измеритель 23 векторов токов и напряжений измеряет величины тока I1ВХ и напряжения U1BX и их фазы соответственно α1 и ϕ1 на первичной обмотке первого тягового трансформатора 2.
Четвертый измеритель 24 векторов токов и напряжений измеряет величины тока I2ВХ и напряжения U2BX и их фазы соответственно α2 и ϕ2 на первичной обмотке второго тягового трансформатора 3.
Первый измеритель 12 векторов токов и напряжений измеряет величины тока I1ВЫХ и напряжения U1BЫХ их фазы соответственно α3 и ϕ3 на вторичной обмотке первого тягового трансформатора 2.
Второй измеритель 13 векторов токов и напряжений измеряет величины тока I2ВЫХ и напряжения U2ВЫХ и их фазы соответственно α4 и ϕ4 на вторичной обмотке второго тягового трансформатора 3.
Первый фактор появления уравнительного тока - неравенство векторов питающих напряжений на входных обмотках тяговых трансформаторов 2 и 3 смежных тяговых подстанций 4 и 5 определяется в соответствии с формулами:
где ΔU12ДОП и Δϕ12ДОП - допустимые разности величин входных напряжений первого 2 и второго 3 и их фаз первого 2 и второго 3 тяговых трансформаторов.
Второй фактор появления уравнительного тока - неравенство входных сопротивлений тяговых трансформаторов 2 и 3 смежных тяговых подстанций 4 и 5 определяется в соответствии с формулами:
где 
и Δϕ12ДОП2 - допустимые разности соотношений величин напряжений и токов и из фаз первичных обмоток первого 2 и второго 3 тяговых трансформаторов.
Третий фактор появления уравнительного тока - неравенство выходных сопротивлений первого2 и второго 3 тяговых трансформаторов смежных тяговых подстанций 4 и 5, питающих межподстанционный участок определяется в соответствии с формулами:
где 
и Δϕ12ДОП3 - допустимые разности соотношений величин напряжений и токов и их фаз вторичных обмоток первого 2 и второго 3 тяговых трансформаторов.
Четвертый фактор появления уравнительного тока - разность коэффициентов трансформации первого 2 и второго 3 тяговых трансформаторов смежных тяговых подстанций 4 и 5 определяется в соответствии с формулами:
где 
- допустимая разность соотношений величин напряжений на
первичных и вторичных обмотках первого 2 и второго 3 тяговых трансформаторов смежных тяговых подстанций.
Пятый фактор появления уравнительного тока - разность текущих мощностей первого 2 и второго 3 тяговых трансформаторов смежных тяговых подстанций 4 и 5 определяется в соответствии с формулами:
где 
- допустимая разность отношений произведений токов и напряжений первичных и вторичных обмоток первого 2 и второго 3 тяговых трансформаторов смежных тяговых подстанций 4 и 5.
Таким образом, проводя синхронные измерения токов, напряжений и их фаз на входных и выходных обмотках первого 2 и второго 3 тяговых трансформаторов смежных тяговых подстанций 4 и 5, передавая эти параметры на электронно-вычислительную машину 22 и вычисляя по формулам 1-5 соотношения допустимых и текущих параметров, можно определить причины появления уравнительного тока в межподстанционной зоне. Используя полученную информацию, можно принимать решения по коррекции электрических схем и замене оборудования для минимизации уравнительных токов.
Claims (1)
- Информационная система для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока, содержащая питаемые от линии внешнего электроснабжения первый и второй тяговые трансформаторы, подключенные выходными обмотками к первому и второму питающим фидерам смежных тяговых подстанций, соединенных с контактным проводом межподстанционной зоны, и первому и второму фидерам отсоса, связанным с рельсами межподстанционной зоны, при этом напряжения и токи первого и второго питающих фидеров измеряются с помощью соответственно первого и второго измерителей векторов тока и напряжения, на входы синхронизации которых подаются сигналы точного времени от первого и второго блоков синхронизации соответственно, принимающих сигналы точного времени с помощью первой и второй антенны, первый и второй измерители векторов тока и напряжения передают информацию, содержащую параметры векторов токов и напряжений и метки времени в локальную вычислительную сеть через первый и второй узлы передачи данных тяговых подстанций, к этой же локальной вычислительной сети через адаптер сети подключена электронно-вычислительная машина, отличающаяся тем, что с целью обеспечения возможности определения причин появления уравнительных токов в контактной сети дополнительно введены третий и четвертый измерители векторов токов и напряжений, которые измеряют векторы токов и напряжений на первичных обмотках тяговых трансформаторов, принимают сигналы точного времени от первого и второго блоков синхронизации соответственно и передают информацию, содержащую параметры векторов токов и напряжений на входах соответственно первого и второго тяговых трансформаторов и метки времени в локальную вычислительную сеть через первый и второй узлы передачи данных тяговых подстанций.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021129666A RU2767552C1 (ru) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | Информационная система для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021129666A RU2767552C1 (ru) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | Информационная система для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2767552C1 true RU2767552C1 (ru) | 2022-03-17 |
Family
ID=80737133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021129666A RU2767552C1 (ru) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | Информационная система для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2767552C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2788251C1 (ru) * | 2022-03-18 | 2023-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Способ определения величины управляющего воздействия при автоматическом снижении уравнительного тока в тяговой сети 25 кВ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU88318U1 (ru) * | 2009-07-06 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения | Информационная система для определения уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока |
| RU102565U1 (ru) * | 2010-10-20 | 2011-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения | Информационная система для определения уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока |
| RU173198U1 (ru) * | 2016-10-25 | 2017-08-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока |
| CN111969608A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-20 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 电气化铁路Vx牵引变电所潮流控制系统 |
-
2021
- 2021-10-11 RU RU2021129666A patent/RU2767552C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU88318U1 (ru) * | 2009-07-06 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения | Информационная система для определения уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока |
| RU102565U1 (ru) * | 2010-10-20 | 2011-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения | Информационная система для определения уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока |
| RU173198U1 (ru) * | 2016-10-25 | 2017-08-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока |
| CN111969608A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-20 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 电气化铁路Vx牵引变电所潮流控制系统 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2788251C1 (ru) * | 2022-03-18 | 2023-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Способ определения величины управляющего воздействия при автоматическом снижении уравнительного тока в тяговой сети 25 кВ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5938104B2 (ja) | 非接触電圧波形センサを用いて電力を算出するためのシステムおよび方法 | |
| US5995911A (en) | Digital sensor apparatus and system for protection, control, and management of electricity distribution systems | |
| CN100431232C (zh) | 电力输送网状态估计 | |
| GB2596478A (en) | Fault location system using voltage or current measurement from diverse locations on a distribution network | |
| US20120130656A1 (en) | Data alignment in large scale electrical system applications | |
| Suslov et al. | Improving the reliability of operation Microgrids | |
| JP2012182990A (ja) | 配電変圧器の電圧を被計測負荷に基づき決定する方法 | |
| KR20130100687A (ko) | 전력량 센서, 전력량 센서의 증설 유닛 및 전력량 계측 시스템 | |
| Safarov et al. | Device for conversion of equalizing current at the site of the traction ac network | |
| RU2767552C1 (ru) | Информационная система для определения причин появления уравнительного тока в системах тягового электроснабжения переменного тока | |
| CN112114188A (zh) | 分布式电能表 | |
| US3458810A (en) | Remote group metering of electric energy for multistory buildings with current transformer | |
| RU173198U1 (ru) | Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока | |
| JP3603876B2 (ja) | 計量装置 | |
| KR20100061431A (ko) | 전류파형 유사도 측정에 의한 변류비 오차 측정장치 및 방법 | |
| CN105940586B (zh) | 用于串联连接的ac源的转换器系统 | |
| RU102565U1 (ru) | Информационная система для определения уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока | |
| Vinogradov et al. | Mobile Measuring Complex for Conducting an Electric Network Survey | |
| CN104076226A (zh) | 基于电压差值和电流差值测量变压器能效的装置及方法 | |
| RU2752992C1 (ru) | Способ определения составляющих уравнительного тока и устройство для его реализации | |
| CA3042982C (en) | Measuring transducer | |
| NO324345B1 (no) | Kontrollmalesystem for kontrollmaling av energimalesystem | |
| EP3575805B1 (en) | Dc substation and method for detecting an electrical energy flow in said substation | |
| RU225949U1 (ru) | Устройство регулирования статического компенсатора реактивной мощности на посту секционирования контактной сети | |
| RU2771615C1 (ru) | Тяговая подстанция переменного тока |