Моделирование системы тягового электроснабжения переменного тока

Автоматика, связь, информатика. 2024. № 3. С. 5–11

Automation, communications, informatics. 2024. № 3. Р. 5–11

НОВАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ

Научная статья

УДК 621.331.3.025.1:625.1

DOI: 10.34649/AT.2024.3.3.002

Моделирование системы тягового электроснабжения переменного тока

Алексей Владимирович Димов¹, Константин Владимирович Менакер², Максим Викторович Востриков³

¹Иркутский государственный университет путей сообщения, проректор по научной работе, доцент, канд. техн. наук,  г. Иркутск, Россия, dimov_av@irgups.ru

²Забайкальский институт железнодорожного транспорта – филиал ФГБОУ ВО ИрГУПС, кафедра «Электроснабжение», доцент, канд. техн. наук, г. Чита, Россия, menkot@mail.ru

³Забайкальский институт железнодорожного транспорта – филиал ФГБОУ ВО ИрГУПС, кафедра «Электроснабжение», ст. преподаватель, г. Чита, Россия, aspirin1979@mail.ru

Аннотация. В статье приводятся результаты моделирования системы тягового электроснабжения переменного тока при различных режимах ее работы и поездных ситуациях с целью изучения пределов изменения электрических параметров. Исследования направлены на поиск путей повышения селективности микропроцессорных устройств релейной защиты фидеров контактной сети переменного тока. Для этого предлагается проводить совместный анализ электрических параметров системы тягового электроснабжения с привязкой к текущей поездной ситуации, оцениваемой через автоматизированную систему графика исполненного движения ГИД «Урал-ВНИИЖТ». Проведенные исследования показали, что при наличии данных о текущей поездной ситуации по соотношению измеренных электрических параметров легко распознать аварийные режимы, связанные с короткими замыканиями элементов контактной сети, и предаварийные режимы, являющиеся результатами движения сдвоенных поездов, поездов повышенной массы, применения пакетного графика движения, действия переходных процессов, вызванных сменой режимов работы электродвигателей электровозов. Основой исследования явилось имитационное моделирование схемы замещения системы тягового электроснабжения при различных поездных ситуациях и сопоставление полученных результатов с реально действующими значениями. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при дальнейшей автоматизации микропроцессорных устройств релейной защиты с целью снижения числа их срабатываний по неустановленным причинам.

Ключевые слова: имитационная модель, система тягового электроснабжения, микропроцессорная релейная защита, модуль комплексного сопротивления, аргумент комплексного сопротивления, фидер контактной сети, селективность, график исполненного движения, схема замещения, тяговая нагрузка

Для цитирования: Димов А.В., Менакер К.В., Востриков М.В. Моделирование системы тягового электроснабжения переменного тока // Автоматика, связь, информатика. 2024. № 3. С. 5–11. DOI: 10.34649/AT.2024.3.3.002

NEW TECHNIC AND TECHNOLOGY

Original article

Simulation of the traction control system ac power supply

Alexey V. Dimov¹, Konstantin V. Menaker², Maxim V. Vostrikov³

¹Irkutsk State Transport University, Vice-rector for Scientific Work, Associate Professor, Candidate of Technical Sciences, Irkutsk, Russia, dimov_av@irgups.ru

²Zabaikal Railway Transport Institute, a branch of Irkutsk State Transport University, Department of «Power Supply», Associate Professor, Candidate of Technical Sciences, Chita, Russia, menkot@mail.ru

³Zabaikal Railway Transport Institute, a branch of Irkutsk State Transport University, Department of «Power Supply», senior lecturer, Chita, Russia, aspirin1979@mail.ru

Abstract. The article presents the results of modeling an AC traction power supply system under various operating modes and train situations in order to study the limits of changes in electrical parameters. The research is aimed at finding ways to increase the selectivity of microprocessor relay protection devices for AC contact network feeders. To increase the selectivity of these devices, it is proposed to conduct a joint analysis of the electrical parameters of the traction power supply system with reference to the current train situation, assessed through the Ural-VNIIZHT automated timetable system (GUIDE). The conducted studies have shown that in the presence of data on the current train situation by the ratio of the measured electrical parameters, it is easy to recognize emergency modes associated with short circuits of the elements of the contact network and pre-emergency modes, which are the results of the movement of double trains, trains of increased mass, the use of a batch schedule, the action of transients caused by a change in the operating modes of electric locomotives. The basis of the study was the simulation of the replacement circuit of the traction power supply system in various train situations and the comparison of the results obtained with the actual values. The results of the conducted research can be used for further automation of microprocessor relay protection devices in order to reduce the number of their triggers for unknown reasons.

Keywords: simulation model, traction power supply system, microprocessor relay protection, complex resistance module, complex resistance argument, contact network feeder, selectivity, executed motion graph, replacement circuit, traction load

For citation: Dimov A.V., Menaker K.V., Vostrikov M.V. Modeling of an alternating current traction power supply system // Automation, communications, informatics. 2024. № 3. P. 5–11. DOI: 10.34649/AT.2024.3.3.002

Список источников

1. Востриков М.В., Менакер К.В., Пультяков А.В. Прогнозирование динамики пусковых и переходных токов с целью повышения селективности микропроцессорных устройств релейной защиты фидеров контактной сети // Транспорт Урала. 2021. № 1 (68). С. 86–92. DOI: 10.20291/1815-9400-2021-1-86-92. EDN: JGRKXH.

2. Автоматизация устройств микропроцессорной релейной защиты на основе использования нейросетевых технологий / В.Н. Сизых, А.В. Данеев, М.В. Востриков, К.В. Менакер // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 11. С. 324–337. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-11-324-337. EDN: PDUDLU.

3. Сташков И.А. Многофункциональные фильтрокомпенсирующие устройства для повышения качества электроэнергии в электроэнергетических системах с тяговой нагрузкой : дис. … канд. техн. наук : 05.14.02 / Место защиты: СФУ. Красноярск, 2016. 144 с.

4. Мельниченко О.В. Повышение энергетической эффективности тяговых электроприводов электровозов переменного тока : дис. … доктора техн. наук : 05.09.03 / Место защиты: Комсомольск-на-Амуре гос. техн. ун-т. Хабаровск, 2015. 22 с.

5. Глызин И.Г. Повышение энергоэффективности тяговых электроприводов со статическими преобразователями электроэнергии и асинхронными тяговыми двигателями : дис. … канд. техн. наук : 05.09.03 / Место защиты: РУТ (МИИТ). Москва, 2020. 122 с.

6. Ковалева Т.В., Комякова О.О., Пашкова Н.В. Электромагнитные процессы в системе тягового электроснабжения переменного тока // Транспорт и логистика : инновационная инфраструктура, интеллектуальные и ресурсосберегающие технологии, экономика и управление : сборник научных трудов II международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону : РГУПС, 2018. С. 150–154. EDN: ZAILAL.

7. Определение параметров математической модели преобразовательного электровоза переменного тока / А.С. Серебряков, Л.А. Герман, Д.Е. Дулепов, А.А. Максимова // Вестник НГИЭИ. 2015. № 12 (55). С. 77–81. EDN: VHJCBT.

8. Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К) : Руководство по эксплуатации ИДМБ.661142.009РЭ1 (3ТС.001.012РЭ1) : в 2-х т, 8 кн. 2007. URL: https://rcit.su/techinfoV5.html.

9. Раджибаев Д.О., Кахрамонов Ш.Н.У. Анализ тяговых показателей электровоза «Ермак» (3ЭС5К) // Молодой ученый. 2021. № 8 (350). С. 16-19. EDN: OKCLOB.

10. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Алексеенко Е.А. Моделирование аварийных режимов в тяговых сетях железных дорог переменного тока // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21, № 3 (122). С. 100-109. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-3-100-109. EDN: YHPQXJ.

11. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Алексеенко Е.А. Моделирование коротких замыканий в системах тягового электроснабжения новых типов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2017. № 1 (65). С. 87–95. EDN: YHPURL.

© Москва «Автоматика, связь, информатика» 2024