Резервное электроснабжение объектов железнодорожного транспорта на базе технологий интеллектуальных сетей

На железнодорожном транспорте есть объекты, определяющие эффективность и безопасность перевозочного процесса. Их относят к потребителям электроэнергии, требующим реализации системы электроснабжения повышенной надежности от трех источников питания. В современных условиях число таких потребителей растет. В качестве третьего источника, как правило, используются дизельные электростанции, эксплуатация которых требует расхода дорогого энергоресурса. В статье предложен альтернативный способ организации гарантированного электроснабжения таких объектов от контактной сети 25 кВ с применением технологий интеллектуальных сетей («Smart grid»). При этом в состав систем электроснабжения входят следующие устройства: преобразователь числа фаз по обращенной схеме Штейнмеца, служащий для получения симметричной трехфазной системы напряжений; активный кондиционер гармоник, позволяющий снижать гармонические искажения, создаваемые электровозами; управляемый источник реактивной мощности с пределами ее регулирования –10…+10 Мвар, поддерживающий требуемый уровень напряжения в точке подключения питающей потребитель линии. Компьютерные исследования проведены с помощью программного комплекса «Fazonord», предназначенного для моделирования режимов электроэнергетических систем и систем электроснабжения железных дорог в фазных координатах. Расчетная модель реализована для систем электроснабжения двухпутного участка железной дороги с шестью тяговыми подстанциями. Полученные результаты позволили сделать определенные выводы. Во-первых, надежное и качественное электроснабжение может быть реализовано только на основе комплексного использования активных элементов, таких как преобразователь числа фаз, активный кондиционер гармоник и источник реактивной мощности. При отсутствии источника реактивной мощности наблюдаются существенные колебания напряжений на выходе преобразователя, а также заметная несимметрия, почти достигающая предела нормально допустимых значений. Суммарный коэффициент гармоник напряжений при отсутствии активного фильтра превышает 20 %, а форма кривой напряжения существенно отклоняется от синусоиды. Во-вторых, при наличии всего комплекса устройств достигается высокое качество электроэнергии на подстанции потребителя. В-третьих, моделирование показывает невысокую чувствительность рассматриваемой схемы преобразователя к погрешностям регулирования параметров. В-четвертых, имеющиеся отклонения напряжений, связанные с ограниченными пределами реактивной мощности (–10…+10 Мвар), носят кратковременный характер и не превышают 5 % от номинального значения. В-пятых, моделирование показывает, что передача электроэнергии по однопроводной линии возможна на значительное расстояние, достигающее 25 км.