Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

ЭЛТРАНС 2013


Версия для печати
Обсудить в форуме

Инновационные технологии Омского университета

Омский государственный университет путей сообщения на протяжении ряда лет активно занимается созданием средств и методов синхронного измерения электрической энергии на электроподвижном составе (ЭПС) и фидерах контактной сети (ФКС) тяговых подстанций с целью повышения эффективности использования и контроля расхода электрической энергии на тягу поездов.

О вопросах, решаемых с помощью единой автоматизированной системы учета электрической энергии на тягу поездов (ЕАСУЭТ), рассказывает директор Научно-исследовательского института энергосбережения на железнодорожном транспорте, заведующий кафедрой «Подвижной состав электрических железных дорог» Омского государственного университета путей сообщения, доктор технических наук профессор Василий Титович Черемисин.

Инновационные технологии Омского университета
Инновационные технологии Омского университета
По заданию старшего вице-президента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича в 2012 году специалистами Западно-Сибирской железной дороги и учеными ОмГУПС был проведен уникальный эксперимент по оценке эффективности применения рекуперативного торможения на участке Тайга – Мариинск. Суть эксперимента сводилась к сравнению удельного расхода электрической энергии на двухпутном участке железной дороги при применении рекуперативного торможения и при его запрете. Результат очевиден. Запрет на применение рекуперативного торможения на холмистом участке с тяговыми подстанциями, не оборудованными выпрямительно-инверторными преобразователями, привел к увеличению удельного расхода электрической энергии на 11,2 %. В ходе эксперимента проблем с измерением электрической энергии на тягу поездов на тяговых подстанциях не возникло, так как все они оборудованы системой АСКУЭ.

Результаты получались мгновенно с тридцатиминутным интервалом. На получение данных о расходе электроэнергии по счетчикам ЭПС потребовалось несколько суток. В итоге нам удалось получить лишь интегральный результат эксперимента. К сожалению, более детально рассмотреть эффективность работы системы тягового электроснабжения не представилось возможным, так как мы не знали расходов электроэнергии по плечам питания тяговых подстанций, долей расхода электроэнергии в межподстанционных зонах (МПЗ) от смежных тяговых подстанций, перетоков мощности между соседними МПЗ и т.д. Эту информацию невозможно получить из-за отсутствия учета электроэнергии на ФКС и несовершенства системы и метода измерения электрической энергии на тягу поездов.

По-прежнему остро стоит проблема небаланса электрической энергии на тягу поездов, который по итогам 2012 года составил по сети железных дорог 8,4%. При этом на полигоне переменного тока для различных железных дорог его значение варьируется от 1,3 до 9,7%, а на полигоне постоянного тока от 11,3 до 20,2%. В то же время исследования, проведенные ОмГУПС в рамках работ по оценке энергоэффективности системы тягового электроснабжения и электроподвижного состава и потенциала ее повышения в 2011–2012 годах на сети железных дорог, показали, что максимальные расчетные технологические потери электрической энергии на тягу поездов существенно ниже отчетных значений небаланса и составляют 6,7% для полигона переменного тока и 10,4% для полигона постоянного тока. Превышение небаланса электрической энергии над технологическими потерями объясняется так называемой «коммерческой» составляющей, которая обусловлена недостатками системы учета электроэнергии на тягу поездов и, в первую очередь, низкой достоверностью учета на электроподвижном составе.

Данный факт подтвержден результатами экспериментальных исследований, проведенных совместно специалистами Отраслевого центра внедрения новой техники и технологий, Горьковской железной дороги и учеными ОмГУПС на участке Керженец – Быструха, целью которых было определение фактического небаланса электрической энергии на тягу поездов при использовании измерительных систем высокой точности на борту экспериментального электровоза и фидерах контактной сети тяговых подстанций исследуемого участка. Опыт заключался в синхронном измерении одноминутных приращений расхода электроэнергии на фидерах контактной сети тяговых подстанций и электроподвижном составе при пропуске по исследуемой межподстанционной зоне одиночного поезда массой 3700 т с экспериментальным электровозом в голове. Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что при реализации достоверного учета электроэнергии на тягу поездов можно практически полностью исключить коммерческую составляющую небаланса и максимально приблизить его значение к уровню технологических потерь.

Полученные результаты исследований свидетельствуют о необходимости создания эффективной, постоянно действующей, системы учета и анализа расхода электроэнергии на тягу поездов, которая бы позволяла в непрерывном режиме осуществлять контроль эффективности работы системы тягового электроснабжения и ЭПС. Такая система подразумевает наличие двух подуровней: автоматизированной системы учета электроэнергии на ФКС (АСУЭ ФКС) и АСУЭ ЭПС, синхронизированных между собой, причем к обеим подсистемам должны предъявляться жесткие требования к функциональности, точности измерений и надежности.

Так, система АСУЭ ФКС должна быть способна взаимодействовать не только с АСУЭ ЭПС, но и с ныне действующей автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) тяговых подстанций, что позволит осуществлять оперативный контроль баланса приема и распределения электрической энергии по шинам тяговых подстанций. Данное требование к функциональности подсистемы диктует и требования к точности учета, которая не должна быть ниже точности системы АСКУЭ, а также требования к периодичности измерений, которые также должны быть синхронизированы с измерениями системы АСКУЭ. Система должна позволять измерять средние за период отсчета значения напряжения на шинах тяговой подстанции, токи ФКС, активную и реактивную мощности, расход и возврат электрической энергии по ФКС. Результаты измерений со всех тяговых подстанций должны передаваться на единый сервер сбора данных для их последующей обработки.

Наиболее важным требованием, предъявляемым к АСУЭ ЭПС, является обязательное ее оснащение модулями спутниковой навигации для возможности определения географических координат подвижного состава. Данное требование продиктовано необходимостью определения расхода электроэнергии электроподвижным составом в различных зонах учета, к которым можно отнести железные дороги, тарифные и межподстанционные зоны, границы дистанций электроснабжения, а также любые произвольные электрифицированные участки железных дорог. Еще одним непременным условием, которое должно быть выполнено в процессе разработки данной системы, является обеспечение возможности беспроводной передачи данных с борта ЭПС на сервер сбора данных, исключающей участие машиниста в снятии показаний расхода электрической энергии электроподвижным составом. Таким образом, система учета электроэнергии на ЭПС должна включать в себя измерительную систему на ЭПС, а также стационарную часть, состоящую из точек приема данных с борта ЭПС, и единый сервер обработки данных.

Учеными ОмГУПС создан новый подход к измерению электроэнергии на ЭПС, при котором измерительная система формирует массив данных тока, напряжения, мощности, электроэнергии тяги и рекуперации, географических координат с интервалом 5 секунд. Информация с измерительных систем ЭПС поступает на единый сервер обработки данных через точки приема данных посредством беспроводной связи. Передача накопленных данных с борта ЭПС осуществляется при входе подвижного состава в зону покрытия точек приема, которые могут располагаться в эксплуатационных и ремонтных локомотивных депо, в пунктах подмены локомотивных бригад, на станциях или тяговых подстанциях.

После программной обработки информации с двух систем (АСУЭ ФКС и АСУЭ ЭПС) на едином сервере по умолчанию могут быть получены отчеты, содержащие следующие данные:

– расход и возврат электроэнергии по счетчикам ЭПС по результату поездки;

– расход и возврат электроэнергии на тягу поездов по счетчикам на ФКС тяговых подстанций и ЭПС в границах железной дороги, тарифной зоны, дистанции электроснабжения или межподстанционной зоны за требуемый период, кратный 30 минутам или одним суткам;

– значение удельного расхода и небаланса электроэнергии на тягу поездов в границах железной дороги, тарифной зоны, дистанции электроснабжения, межподстанционной зоны за период, кратный 30 минутам или одним суткам;

– значение небаланса приема и распределения электрической энергии по шинам тяговой подстанции за требуемый период, кратный 30 минутам или одним суткам (при условии взаимодействия с системой АСКУЭ тяговых подстанций);

– расход и возврат электроэнергии на тягу поездов по тяговой подстанции и отдельным ФКС за требуемый период, кратный 30 минутам или одним суткам.

Полученная информация позволит:

– выявлять межподстанционные зоны с неравномерно загруженными тяговыми подстанциями;

– определять на основании данных о потоках мощности по фидерам контактной сети средние значения уравнительных токов в контактной сети межподстанционных зон участков переменного тока;

– обеспечивать повышение эффективности применения рекуперативного торможения без анализа поездной обстановки и определения конкретного местоположения на фидерной зоне ЭПС за счет оперативного контроля текущей нагрузки на фидерах контактной сети;

– выполнять синхронное осциллографирование процессов, возникающих в контактной сети, что позволит оценить потокораспределение энергии рекуперации и качество электроэнергии на ФКС и ЭПС;

– обеспечивать достоверный контроль удельного расхода и небаланса электрической энергии на тягу поездов, что позволит повысить эффективность планирования расхода электроэнергии на тягу поездов на всех уровнях, а также обосновать сетевую составляющую тарифа на электроэнергию на основе фактически измеренных величин потребления электроэнергии при эксплуатации частного электроподвижного состава на путях общего пользования ОАО «РЖД»;

– определять в автоматизированном режиме расход электрической энергии ЭПС в режиме «горячего» простоя на тракционных путях ремонтных локомотивных депо и в пути следования;

– оптимизировать закупки электроэнергии на оптовом рынке электроэнергии за счет оперативного прогноза потребления электроэнергии на ближайшие часы и корректировки суточных прогнозов о расходе на тягу поездов;

– оценивать энергоэффективность новых локомотивов, применения энергооптимальных графиков движения пассажирских и грузовых поездов, а также пропуска поездов повышенной массы с учетом работы системы тягового электроснабжения;

– оценивать снижение энергетической эффективности тяги поездов с учетом системы тягового электроснабжения, обусловленного ограничением скорости движения поездов, а также проследованием поездов при желтых и зеленых сигналах светофоров на пути следования с последующим адресным определением претензий к виновникам увеличения стоимости железнодорожных перевозок.

На сегодняшний день в ОмГУПСе разработаны макетные образцы измерительных систем учета электрической энергии на электроподвижном составе постоянного тока, а также подготовлен опытный образец многофункционального счетчика электрической энергии для фидеров контактной сети тяговых подстанций постоянного тока. Микропроцессорный измерительный преобразователь, входящий в состав изготавливаемых счетчиков, разработан с использованием новейших запатентованных технологий ОмГУПС в области измерений постоянного тока, что обеспечивает высокий класс точности прибора в целом и увеличивает межповерочный интервал до 8 лет. Разрабатываемые элементы ЕАСУЭТ прошли лабораторные эксперименты и подготовлены к опытной проверке на объектах ОАО «РЖД».

Наряду с разработкой современных технических средств учета электроэнергии в ОмГУПС ведется подготовка методической и программной базы для реализации проекта ЕАСУЭТ.

Исследования потенциала повышения энергоэффективности системы тягового электроснабжения и электроподвижного состава показали наличие существенных резервов энергосбережения на тягу поездов, значительная часть которых заложена в оперативном реагировании на изменяющиеся условия эксплуатации системы тягового электроснабжения и режимы ее работы, связанные с ее моральным и физическим износом, внедрением новых устройств электроснабжения, вводом в эксплуатацию новых серий электроподвижного состава, изменением объемов и структуры тонно-километровой работы и другими причинами. Предлагаемая система ЕАСУЭТ способна стать эффективным инструментом контроля и анализа эффективности работы системы тягового электроснабжения и электроподвижного состава для разработки мероприятий, направленных на сбережение энергетических ресурсов на тягу поездов.

© Евразия Вести X 2013







X 2013

Евразия Вести X 2013

Перспективы электросетевой деятельности ОАО «РЖД» в условиях реформирования электроэнергетики. Задачи и пути их решения

Железнодорожное электроснабжение - составная часть инфраструктурного комплекса ОАО «РЖД»

Инновации в железнодорожном электроснабжении

Наращивание скоростей - приоритетная задача железнодорожной отрасли

Расширение области применения ЖКС на Российских железных дорогах

«ЭлектроТранс» - форум городского транспорта

Наука на службе электрификации железных дорог

Контакторы АББ для железнодорожного транспорта

Путь длиною в 77 лет

«ЭНЕРГОПРОМСБЫТ» - текущие и перспективные проекты для нужд ОАО «РЖД»

Вопросы технологического присоединения в электросетевом комплексе «РЖД»

«ТГК-14»: зона ответственности - Забайкалье и Бурятия

Интеллектуальная продукция для железных дорог

Трансэнерго: экономия, качество, развитие

Энергетическое строительство «под ключ»

Повышение качества продукции, внедрение новых стандартов на предприятии

«Уралэлектротяжмаш» - надежный партнер «РЖД»

Птицезащищенные изоляторы - эффективное средство повышения надежности контактной сети

Энергомонтаж: время инновационных технологий в действии

На принципах повышенной надежности

ООО «Тольяттинский Трансформатор» - надежный партнер железнодорожников

Внешнее электроснабжение хозяйства электрификации

В профессионалы с детства

Инновационные системы комплексной диагностики контактной сети

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести