Имитационная модель системы тягового электроснабжения для определения энергетических показателей в условиях работы систем накопления электроэнергии

Receipt date: 
30.06.2020
Bibliographic description of the article: 

Незевак В.Л. Имитационная модель системы тягового электроснабжения для определения энергетических показателей в условиях работы систем накопления электроэнергии / В.Л. Незевак // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2020. – № 3(67). – С. 70–80. – DOI: 10.26731/1813-9108.2020.3(67).70-80

Year: 
2020
Journal number: 
УДК: 
621.311
DOI: 

10.26731/1813-9108.2020.3(67).70-80

Article File: 
Pages: 
70
80
Abstract: 

В статье рассматриваются вопросы имитационного моделирования работы систем тягового электроснабжения постоянного тока с применением систем накопления электроэнергии. Развитие имитационного моделирования позволяет исследовать влияние одного или ряда факторов на показатели работы системы тягового электроснабжения. К указанным факторам относят массу, техническую скорость, нагрузку на ось, рекуперативное торможение, особенности расписания для грузового движения и др. Моделирование позволяет оценить степень влияния одного или группы факторов на такие показатели работы, как напряжение на токоприемнике, нагрузочная способность силового оборудования, температура нагрева проводов и тросов, тяговое электропотребление, объем рекуперации энергии, технические потери и др. В настоящее время имитационное моделирование позволяет выполнить серию расчетов для получения статистической оценки влияния факторов на показатели  (работы системы тягового электроснабжения), а также аналитического представления полученных зависимостей, необходимых для решения задач анализа и прогнозирования изменения показателей работы системы тягового электроснабжения этих показателей. В работе приводятся схемы многовариантных расчетов, выполняемых с целью оценки влияния параметров инфраструктуры, подвижного состава и организации движения на показатели работы систем тягового электроснабжения. Дополнение схем замещения, используемых в настоящее время для расчетов систем тягового электроснабжения, позволяет выполнять большинство расчетов по оценке влияния работы систем накопления электроэнергии на энергетические показатели и оценивать условия их работы. Особенностью расчета схем замещения систем тягового электроснабжения, содержащих устройства накопления электроэнергии, известными методами, в частности, методом узловых потенциалов, является необходимость учета их включенного и отключенного состояния, определяемого ограничениями мощности и энергоемкости, уровнем напряжения в контактной сети. Предложено дополнить существующие методы расчета алгоритмом расчета, учитывающим условия работы системы накопления. Метод расчетов позволяет оценить условия работы систем накопления с электротяговой нагрузкой, требования к их основным параметрам и влияние на показатели работы системы тягового электроснабжения.

List of references: 
  1. Константинова Ю.А. Ли В.Н., Константинов А.М. Имитационное моделирование транзита электроэнергии из системы внешнего электроснабжения по тяговой сети переменного тока // Вестн. Приамур. гос. ун-та им. Шолом-Алейхема, 2019. № 4 (37). С. 70–76.
  2. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Авдиенко И.М. Моделирование систем тягового электроснабжения 2×25 кВ с коаксиальными кабелями и трансформаторами Вудбриджа // Известия Транссиба. 2016. № 2 (26). С. 70–78.
  3. Бардушко В.Д. Туйгунова А.Г., Табанаков П.В. Вопросы обеспечения требуемой точности моделирования тяговой сети // Вестник транспорта Поволжья. 2014. № 2 (44). С. 58–66.
  4. Черемисин В.Т. Незевак В.Л. Эффективность применения систем накопления электроэнергии на Московском центральном кольце // Мир транспорта. 2019. Т. 17. № 5 (84). С. 58–77.
  5. Черемисин В.Т., Незевак В.Л., Шатохин А.П. Повышение эффективности работы системы тягового электроснабжения с гибридными накопителями электроэнергии. Омск : Изд-во ОмГУПС, 2019. 222 с.
  6. Незевак В.Л. Черемисин В.Т., Шатохин А.П. Повышение энергетической эффективности системы тягового электроснабжения в условиях работы постов секционирования с накопителями электрической энергии // Изв. Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 10. С. 54–64.
  7. Незевак В.Л. Моделирование режимов нагрузки на шинах постов секционирования при работе в системе тягового электроснабжения накопителей электроэнергии // Вестн. Ростов. гос. ун-та путей сообщ. 2017. № 4 (68). С. 159–170.
  8. Никифоров М.М., Вильгельм А.С. Расчет эффективности использования энергии рекуперации на однопутных и двухпутных участках железных дорог постоянного и переменного тока // Вестник транспорта Поволжья. 2018. № 2 (68). С. 28–37.
  9. Баева И.А. Методика расчета системы тягового электроснабжения постоянного тока 3,0 кВ при введении устройств регулирования напряжения // Изв. Петербург. ун-та путей сообщ. 2019. Т. 16. № 1. С. 51–58.
  10. Незевак В.Л. Совершенствование модели влияния параметров графика движения поездов на тяговое электропотребление на участках постоянного и переменного тока c I и II типом профиля пути при помощи регрессионных моделей и нейронных сетей // Вестн. транспорта Поволжья. 2017. № 6 (66). С. 34–44.
  11. Korn G., Korn T. Mathematical handbook [for scientists and engineers]. New York : McGraw-Hill Book Company, 1968. 832 p.
  12. Черемисин В.Т., Незевак В.Л., Шатохин А.П. Повышение энергетической эффективности перевозочного процесса на основе изменения параметров графика движения поездов. Омск, 2019. 250 с.
  13. Gatelyuk O.V., Nesevac V.L., Erbes V.V. Analysis of measurement data in a direct current traction power-supply system with uncontrolled rectifi-ers // Russian Electrical Engineering. 2019. Vol. 90. №. 2. Pp. 180–186.
  14. Radu P.V., Lewandowski M., Szelag A. On-Board and Wayside Energy Storage Devices Applications in Urban Transport Systems – Case Study Analysis for Power Applications // Energies. 2013. Vol. 13. No. 8. Doi: 10.3390/en13082013.
  15. Pan D., Chen Z., Mei M. Energy efficiency emergence of high-speed train operation and systematic solutions for energy efficiency improvement // SN Applied Sciences. 2020. Vol. 2. No. 5. Doi:10.1007/s42452-020-2692-5.
  16. Черемисин В.Т. Незевак В.Л. Перспективы применения систем накопления электроэнергии на Московском центральном кольце // Бюл. результатов науч. исслед. 2020. № 2. С. 33–44.
  17. Черемисин В.Т. Незевак В.Л., Эрбес В.В. Оценка регулирования напряжения на стороне высшего напряжения тяговых подстанций в аспекте энергетической эффективности // Транспорт Урала. 2017. № 3 (54). С. 75–81/
  18. Вильгельм А.С., Незевак В.Л. Совершенствование способа определения энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения // Вестн. Южно-Урал. гос. ун-та. Сер: Энергетика. 2016. Т. 16. № 3. С. 32–40.
  19. Nezevak V., Shatokhin A. Interaction’s Simulation Modeling of Electric Rolling Stock and Electric Traction System // International Ural Conference on Electrical Power Engineering. UralCon, 2019. doi:10.1109/uralcon.2019.8877672.
  20. ГОСТ Р 57670 – 2017. Системы тягового электроснабжения железной дороги. Введ. 2018–05–01 М. : Стандартинформ, 2017. 46 с.