Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современных средств учета и измерения характеристик электропотребления 9
1.1 Анализаторы качества электрической энергии и микропроцессорные счетчики 12
1.2 Особенности алгоритмов современных средств контроля качества и учёта электрической энергии 14
1.3 Обзор судебной практики посвященной разрешению споров связанных с низким качеством электрической энергии 23
Выводы к главе 1 31
Глава 2. Разработка алгоритма и методики определения электроэнергетических характеристик электропотребления 33
2.1 Понятие мощности искажения 33
2.2 Геометрическое представление токов и напряжений с током и напряжением искажений 40
2.3 Эквивалентные синусоиды 43
2.4 Методики определения электроэнергетических характеристик электропотребления 45
Выводы к главе 2 48
Глава 3. Анализ экспериментальных данных для тягового потребителя 49
3.1 Программа расчета электроэнергетических характеристик объектов электропотребления 50
3.2 Модель микропроцессорного счётчика семейства Альфа 61
Выводы по главе 3 67
Глава 4. Анализ систематической погрешности счетчика Альфа и проблема учёта некачественной электрической энергии 68
4.1 Погрешность измерения реактивной мощности счетчиками семейства Альфа 68
4.2 Анализ объема некачественной электрической энергии 72
Выводы к главе 4 77
Глава 5. Рекомендации по повышению качества электрической энергии 79
5.1 Способы повышения качества электрической энергии 79
5.2 Моделирование симметрирования нагрузки тяговых трансформаторов 89
Выводы к главе 5 95
Заключение 96
Список используемых источников 98
- Особенности алгоритмов современных средств контроля качества и учёта электрической энергии
- Геометрическое представление токов и напряжений с током и напряжением искажений
- Модель микропроцессорного счётчика семейства Альфа
- Анализ объема некачественной электрической энергии
Введение к работе
Актуальность диссертационного исследования можно определить следующим: главным потребительским критерием электрической энергии (ЭЭ) является соответствие её параметрам качества электрической энергии (ПКЭ) в точке общего присоединения (ТОП). При этом ЭЭ, в соответствии с российским законодательством, выступает как товар, который должен быть сертифицирован и в соответствии с этим поставлен потребителю. Таким образом, существует такая техническая проблема, как достоверность определения характеристик электропотребления с учетом качества электрической энергии (КЭ), решение которой позволит получить дополнительную информацию о процессах происходящих в системах электроснабжения, дать рекомендации по использованию технических систем для повышения КЭ, таких как, устройства симметрирования, активные фильтры и устройства повышения КЭ.
Действующий на данный момент ГОСТ 13109-97, отвечающий за соблюдение ПКЭ установленным нормам, не позволяет адекватно оценивать качество ЭЭ, так как он в большинстве своём регламентирован по такой характеристике электропотребления, как качество питающего напряжения. Потребление некачественной ЭЭ введёт к дополнительным потерям, которые связаны с компенсацией негативного действия ЭЭ по обратной и нулевой последовательностям, и ЭЭ по высшим гармоникам. Это ведёт к снижению надёжности, бесперебойности, электробезопасности электроснабжения, создаются аварийные и предаварийные режимы в работе оборудования, что в конечном итоге влияет на электроэнергетическую безопасность страны.
Но решение проблемы будет неполным, если не учесть юридическую сторону вопроса. В законодательстве Российской Федерации, на данный момент, описаны гражданско-правовые отношения абонента и продавца ЭЭ, но не определены объёмы ответственности сторон договора энергоснабжения за нарушение ПКЭ. Основным затруднением в разбирательстве является отыскание доказательной базы, которая послужила бы подтверждением того, что потребление некачественной ЭЭ было причиной выхода электрооборудования из строя или привело к дополнительному его износу. Поэтому, на данный момент, актуальным является определение понесённых потерь за счет потребления некачественной ЭЭ. Решением сложившейся ситуации может послужить разработка и дальнейшее применение методик вычисления потоков некачественной ЭЭ, и как следствие этого внесение в законодательную базу РФ законопроектов, которые могли бы ужесточить санкции к нарушителям ПКЭ.
В настоящее время для исследования характеристик электропотребления и измерения параметров КЭ используются следующие измерительно-вычислительные комплексы и анализаторы характеристик электропотребления: AR.5 с программным обеспечением PowerVision, портативный счетчик Альфа+ с программой PowerPlus и AlphaPlus, информационно-вычислительный комплекс «ИВК «ОМСК-М»» с программой «ИВК ОМСК-М» и др. Перечисленные комплексы не позволяют измерять мощность искажения, а также характеристики искажения и ряд других характеристик электропотребления, оценивающих некачественную ЭЭ.
Значительный вклад в определение электроэнергетических характеристик внесли отечественные ученные: Агунов А.В., Агунов М.В., Родькин Д.И., Хусаинов Ш.Н., Мельников Н.А., Соколов B.C., Кучумов Л.А. и др.
В своей работе автор также опирался на труды, посвященные вопросам повышения качества электрической энергии, опубликованные в работах: Шидловского А.К., Жежеленко И.В., Железко Ю.С., Мамошина P.P., Василянского A.M., Марквардта К.Г. и др. Анализ измерений и характеристик искажения, а также регистрацию потоков некачественной ЭЭ нужно проводить в тех системах электроснабжения, где велики объёмы генерации некачественной ЭЭ и значительны мощности искажения. Перечисленными выше особенностями, несомненно, обладает граница внешнего и тягового электроснабжения, что и обусловило выбор объекта исследования — ТОП тяговой подстанции (ТП). Предметом исследования является повышением КЭ на границе раздела внешнего и тягового электроснабжения.
Именно поэтому разработка методики и алгоритма определения электроэнергетических характеристик электропотребления с учетом мощности и характеристик искажений является актуальной задачей и требует своего незамедлительного решения.
Цель и задачи исследования. Целью работы является анализ реального качества потребляемой электрической энергии на границе раздела внешнего и тягового электроснабжения, определение электроэнергетических характеристик на основе показателей качества электрической энергии с учётом искажений и разработка рекомендаций по повышению качества электрической энергии.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- проанализировать современные средства учета ЭЭ и выявить особенности их алгоритмов;
- обосновать и ввести в рассмотрение величины тока и напряжения искажения;
- разработать средства реализации алгоритма расчета характеристик электропотребления, позволяющих определять величины полной реактивной мощности и мощности искажения, включающие методическое, информационное и программное обеспечение;
- разработать методику и алгоритм определения потоков некачественной ЭЭ; - выполнить анализ характеристик электропотребления, а также потоков некачественной ЭЭ на границе разделов внешнего и тягового электроснабжения, на основе разработанных средств реализации алгоритма расчета характеристик электропотребления;
- разработать рекомендации по повышению КЭ, заключающегося в симметрировании нагрузки тягового трансформатора.
Основные методы научных исследований. В теоретической части работы были использованы методы теории электрических цепей и цифровой обработке сигналов. Математическое моделирование проводилось в программной среде Delphi и MatliLab.
Научная новизна работы. Научная новизна работы заключается в следующем:
- получены аналитические выражения для тока и напряжения искажения;
- установлена связь активных и реактивных токов и напряжений с током и напряжением искажения;
- доказано, что полный и объективный анализ электропотребления необходимо проводить с учетом характеристик искажений, в том числе, напряжений и токов искажений;
- определена систематическая погрешность измерения реактивной и полной мощностей и энергий для ряда микропроцессорных счётчиков, вносимая реализуемыми в них алгоритмами.
Достоверность научных положений и выводов подтверждена сравнением результатов теоретических, лабораторных и производственных исследований, их проверкой в ТОП ТП и результатами математического моделирования микропроцессорных счетчиков семейства Альфа и ЕвроАльфа.
Практическая ценность работы определяется тем, что:
- разработана методика и алгоритм определения объёмов некачественной ЭЭ, позволяющая выделять из общего потока потреблённой ЭЭ некачественную составляющую;
- установлено, что на стороне 220(110) кВ тяговых подстанций мощность искажения и характеристики искажения максимальны по наиболее загруженным, со стороны тягового потребителя, фазам;
- уставлено, что генерация некачественной электрической энергии тяговыми потребителями в энергосистему достигает значительных (более 1%) значений, что составляет сотни миллионов кВт часов за год;
- результаты моделирования разработанного способа симметрирования нагрузки тягового трансформатора (Патент РФ №2274940 от 20.04.2006, Бюл. № 16), показали значительное снижение на (90-95)% значения коэффициента несимметрии по обратной последовательности.
На защиту выносятся следующие положения:
о Полученные аналитические зависимости между активным и реактивным током и напряжением, позволяют определять ток и напряжение искажения.
о Учёт характеристик искажений, с помощью вводимого тока и напряжения искажения, позволяет выполнять полный и объективный анализ электропотребления.
о Ряд выпускаемых микропроцессорных счётчиков ЭЭ реализуют алгоритмы, вносящие существенную систематическую погрешность в измерение реактивной и полной мощностей и энергий.
о Разработаны рекомендации повышения КЭ в виде способа симметрирования нагрузки тягового трансформатора и мониторинга потоков некачественной ЭЭ.
Реализация результатов работы. Разработанная программа расчёта электроэнергетических характеристик объектов электропотребления внедрена в филиале ОАО «РЖД» Энергосбыт Забайкальской железной дороги.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях и открытых семинарах. VIII международная молодежная научно-практическая конференция «Молодёжь и новые технологии». - Чита, 2004 г; V-VII Всероссийские научно-практические конференция «Кулагинские чтения». -Чита, 2005, 2006, 2007 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Энергетика в современном мире». - Чита, 2006 г.; XIII, XIV международная практическая конференция. СТТ 2007, 2008 - гг. Томск, 2007, 2008 гг.; IV международная научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» - г. Санкт-Петербург, 2007 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы теплофизики и теплоэнергетики: материалы семинара вузов Сибири и Дальнего Востока. Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири» - г. Иркутск, 2008 г.; Всероссийская научно-техническая конференция «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования» - г. Томск, 2008 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ. Из них 4 статьи, 2 из которых опубликованы в списке, рекомендованном ВАК; официально зарегистрированная программа для ЭВМ - 1; патент на изобретение РФ - 2; 11 работ опубликованы в материалах всероссийских и международных конференций.
Особенности алгоритмов современных средств контроля качества и учёта электрической энергии
Развитие компьютерной техники и миниатюризация электронных средств открыли перед приборостроителями и создателями измерительных систем огромные возможности по универсализации, автоматизации и повышению точности измерительных приборов, по практически безграничному расширению их коммуникационных возможностей. Все сказанное относится и к современным микропроцессорным счетчикам и анализаторам КЭ, которые стали представлять собой фактически многофункциональные программируемые контроллеры с нормируемыми метрологическими характеристиками измеряемых физических величин.
При этом так называемые «счетчики» стали не только измерять различные виды электроэнергии за заданные промежутки времени (по встроенным часам), но и хранить информацию на достаточно большую глубину, измерять «мгновенную» мощность, напряжение, ток, частоту и даже значения показателей качества электроэнергии (ПКЭ). Мировая тенденция показывает всё усиливающуюся интеграцию в одном устройстве решений практически всех измерительных задач на сетевом элементе, в цепь которого включен соответствующий первичный преобразователь - трансформатор тока.
При анализе электрических режимов, (ПКЭ), а также при разработке мероприятий по оптимизации режимов и условий электромагнитной совместимости необходимо располагать знаниями об изменениях во времени действующих значений токов и напряжений, мощностей, спектров высших гармоник, коэффициентов несимметрии и т.п. Информацию об указанных параметрах в настоящее время получают с помощью цифровых приборов различного типа, производящих измерения мгновенных значений трехфазных токов и напряжений с частотой дискретизации обычно не менее 6.4 кГц (128 измерений на период промышленной частоты) при последующей обработке сигналов по специальным алгоритмам.
Однако в большинстве известных приборов, ориентированных на измерение ПКЭ, выводится информация только об усредненных значениях переменных. Информация о мгновенных переменных, отражающих динамику процессов, пользователю недоступна. Используются, как правило, интервалы усреднения Туер, регламентированные нормами российского стандарта ГОСТ 13109—97 [136] (которые взяты в свою очередь из европейского стандарта EN 50160 и из серии стандартов IEC 61000 [137]), а именно: Туер = 60 с, для действующих значений напряжений (кроме процедур определения доз фликера напряжения, где Туер = 0.01 с), Туер — 3 с для коэффициентов, характеризующих несинусоидальность и несимметрию процессов, Туер = 20 с для анализа частоты.
Использование таких приборов в электрических сетях с резкопеременной нагрузкой, типа дуговых сталеплавильных печей и прокатных станов, где вероятны приращения фазных токов до номинального значения за время 0.1 с и менее, а локальная частота в узле подключения нагрузки вследствии колебаний фазы напряжения может изменяться в пределах ±0.5 Гц, не позволяет получить правдоподобную информацию о процессах. Для исследования таких режимов в большей степени подходят приборы типа осциллографов-анализаторов, способные измерять мгновенные значения переменных, хранить в памяти результаты их обработки в виде файлов мгновенных значений, а также в виде определенных на интервалах времени, равных периоду промышленной частоты, действующих значений переменных и их спектров. Современные средства контроля КЭ: -«PECyPC-UF2»: Разработчик НЛП «Энерготехника»; -«ПАРМА РК 3.01»: ООО "Парма"; -«ППКЭ-3-50.»: ООО "Солис-С"; -«Энергомонитор 3.3»: ООО «НПП Марс-Энерго»; -«НЕВА-ИПЭ»: НПФ «Энергосоюз» Санкт-Петербург; -«ПРОРЫВ-КЭ»: НПП «ПРОРЫВ»; -«ЭРИС-КЭ»: ООО «Энергоконтроль»; - AR.5: анализатор качества и количества электроэнергии фирмы CIRCUTOR; - микропроцессорные счетчики семейства «Альфа». -ИВК "ОМСК-М": Омск.
В приложении 1 приведена информация о некоторых анализаторах качества электрической энергии.
В приборе «НЕВА-ИПЭ» предусмотрена возможность расчета текущей частоты фазных напряжений несколькими примерно равноценными способами: по проходам сигнала через ноль, по экстремумам спектральной плотности сигнала, по минимуму среднеквадратического отклонения сигнала от синусоиды искомой частоты. Разработанные алгоритмы расчета частоты при частоте дискретизации 5 кГц обеспечивают абсолютную погрешность до (5—10) мГц при применении скользящих интервалов обработки Тобр длительностью 2 периода основной частоты и более.
Геометрическое представление токов и напряжений с током и напряжением искажений
Достаточно полно охарактеризовать процесс электропотребления можно в токовом пространстве: активного 1а, реактивного 1Р токов и тока искажения Id, а также в пространстве напряжений: активного Ua, реактивногоТаким образом, результаты анализа электропотребления и качества электрической энергии, проводимого в силовом пространстве, в токовом пространстве и пространстве напряжений наиболее полно отражают основные характеристики и свойства объекта потребления. Это позволяет получать больший объем новой информации об объекте электропотребления. Например, исследования показали, что величина напряжения искажения Ud всегда больше действующего напряжения высших гармоник JS U1; . Это позволяет говорить о том, что ГОСТ 13109-97 не адекватен в отношении ряда показателей качества — коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения. Существующие средства учета электропотребления и измерения показателей качества электрической энергии не позволяют измерять электроэнергетические характеристики, описанные выше.
Геометрические параметры параллелепипеда, построенного на отрезках активной, реактивной мощностей и мощности искажения, измеренных с усреднением по времени кратные периоду основной гармоники, позволяют связать с друг другом электроэнергетические характеристики электропотребления, а также выявить новые связи между ними. Откуда мощность искажения определяется через величины реактивных мощностей: D = Q20-Q2, (2.26) Связь между реактивной мощностью и мощностью искажения дается значением тангенса угла а: tga = D Q (2.27) Полная мощность, определяемая только искажениями, рассчитывается по формуле: Sd= P2+D2 , (2.28) По парам величин (S, Р) , (SQ, Р) и (Sd, Р) строятся эквивалентные синусоиды, которыми можно описать как процесс в целом, так и его различные стороны рис. 2.
Приведенные выше соотношения между электроэнергетическими характеристиками позволяют достаточно просто анализировать те или другие стороны электропотребления (реактивность процесса, искажающие факторы и пр.), а также связывать друг с другом совокупности электроэнергетических характеристик электропотребления измеренных различными информационно- вычислительными комплексами. Любой энергетический процесс в электрических системах полностью и однозначно описывается в пространстве активных, реактивных и искажающих мощностей. Проведённый теоретический анализ электроэнергетических характеристик с учётом характеристик искажений послужил созданию методик их описаний.
В результате проведённого анализа алгоритмов основных средств учета ЭЭ таких как, микропроцессорные счетчики семейства Альфа было выяснено, что ни одно из приведённых средств не учитывает мощность искажение, тока и напряжение искажений, а также объёмы потоков некачественной ЭЭ. Важность учёта мощности искажения имеет большое значение для анализа процессов протекающих в системе тягового электроснабжения. Определение объёма потоков некачественной ЭЭ имеет большую экономическую эффективность, так как позволяет выделить из общего потока ту её часть, которая не идёт на полезную работу и исключить её из оплаты полученной ЭЭ.
Из выше сказанного следует, необходимость реализации методики, которая позволит рассчитать мощность искажения, тока и напряжения искажений, а также объёмы потоков некачественной ЭЭ.
В первую очередь методика определения характеристик электропотребления должна вычислять мгновенный ток, напряжение и мощность, затем по определённым мгновенным значениям необходимо определить действующие значения тока, напряжения, активной мощности, реактивной мощности, полной мощности как для соответствующих фаз, так и для трёхфазной цепи. Найденные значения тока и напряжения для высших гармоник позволят определить активную мощность, реактивную мощность, полную мощность, как по всем высшим гармоникам, так и для отдельных гармоник.
Модель микропроцессорного счётчика семейства Альфа
На основе разработанного подхода определения электроэнергетических характеристик объектов электропотребления была реализована программа, моделирующая алгоритм микропроцессорного счётчика семейства Альфа. Необходимость такого моделирования связано с закрытостью формата данных, это объясняется безопасностью, т.к. эти средства предназначены для коммерческого учёта ЭЭ. Другой необходимостью моделирования было посмотреть, как поведёт себя счётчик в условиях, где велики потоки некачественной ЭЭ, значительны мощности искажения и нарушается ряд показателей КЭ предусмотренных ГОСТ 13109-97.
Как было отмечено, при анализе анализаторов КЭ и средств учёта ЭЭ главными отличиями между ними является дискретизация по времени и реализация алгоритма определения электроэнергетических характеристик. Так, например, для микропроцессорных счётчиков семейства Альфа усреднённые значения, находящиеся на двухпериодном интервале, определяются 96 значениями на частоте 50 Гц, а для анализатора КЭ ИВК «ОМСК-М» средние значения определяющиеся на одном периоде 256 значений при промышленной частоте. Поэтому для предварительного моделирования необходимо при использовании .обратного преобразования Фурье для анализатора КЭ ИВК «ОМСК-М» перейти к мгновенным значениям, а от мгновенных значений используя дискретность микропроцессорных счётчиков перейти к усреднённым значениям включительно до 15-ой гармоники, т.к. в алгоритме этих счётчиков заложено определение тока и напряжения до 15-ой гармоники включительно. Приведём алгоритм разработанной модели счётчика, и рассчитаем погрешность при вычислении реактивной и полной мощностей. На (рис. 3.9) приведена блок-схема программы моделирования микропроцессороного счётчика Альфа. Иерархия целей и задач разработанной программы представлена на (рис.3.10). Диаграмма случаев использования программы «Расчёта электроэнергетических характеристик объектов электроснабжения» приведена на (рис. 3.11)
На рисунках (3.12)-(3.14) приведены типичные графики, по которым проводилось сопоставление величин активных, реактивных мощностей и мощности искажения, рассчитанных по алгоритму микропроцессорных счетчиков Альфа с помощью программы совместимой с программой ИВК-1000 и использующей открытый формат данных анализатора «ОМСК-М». Мощность искажения считалась по формуле (2.26).
Для получения полной картины по энергетическому анализу в этом сопоставлении должны быть использованы также активная и реактивная мощности для первой гармоники. Активная и реактивная мощности основной частоты это энергетические характеристики плоского поперечного электромагнитного поля источника электрической энергии. Эти мощности являются действующим (задающим) фактором для всех электромагнитных процессов протекающих в объекте электроснабжения.
Это расхождение связано со значительной величиной мощности искажения в этих двух фазах. Так как Альфа+ измеряет общую реактивную мощность Qo включительно по 15-ую гармонику, а ИВК «ОМСК-М» реактивную О для любого порядка гармоник, не превосходящих 40-ой, в нашем случае для обеспечения соответствия частотных характеристик суммирование осуществлялось по 15-ую гармонику включительно.
При расчете активной мощности включительно по 15-ую гармонику различие между показаниями Альфа+ и ИВК «ОМСК-М» не наблюдалось.
Выше было сказано, что микропроцессорные счетчика Альфа определяют реактивную мощность с учётом мощности искажения, оценим погрешность счётчиков.
1. Разработан сертифицированный программный продукт (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. № 2006613353 от 25.09.2006), позволяющий измерять и рассчитывать характеристики электропотребления с учетом искажений.
2. В результате анализа электропотребления было установлено, что микропроцессорные счётчики семейства Альфа определяют реактивную мощность с учётом мощности искажения, что ведёт к завышению значения реальной реактивной мощности.
3. Разработана программа, моделирующая алгоритм определения электроэнергетические характеристики микропроцессорными счётчиками семейства Альфа. Программа позволяет оценивать систематические погрешности в определении реактивной мощности и полной мощности.
4. Установлено, что искажающие характеристики на тяговой подстанции максимальны по тем фазам, которые загружены наиболыие.
Анализ объема некачественной электрической энергии
Основным недостатком существующей СТЭ является несимметричный режим работы тягового трансформатора, так как одна фаза на стороне тяговой обмотки является ненагруженной, а две другие нагружены неравномерно соответственно нагрузкой опережающей и отстающей фазами контактной сети (разница между этими нагрузками может достигать порядка и больше). Все перечисленное выше ведет к несимметричному режиму работы тягового трансформатора и, как следствие, к значительному росту значений коэффициента несимметрии по обратной последовательности и снижению надежности работы.
Главным результатом полного симметрирования нагрузки тягового трансформатора является повышение эффективности его работы за счет исключения несимметричного режима работы тягового трансформатора при любой нагрузки в контактной сети и снижения значений коэффициента несимметрии по обратной последовательности практически до нуля.
Это достигается тем, что полное симметрирование нагрузки тягового трансформатора, заключается в распределении нагрузки отстающей и опережающей фаз контактной сети на все три фазы тягового трансформатора. Для этого трехфазное напряжение, снимаемое с трансформатора, подают на мощный трехфазный выпрямитель, а полученное постоянное напряжение преобразуют с помощью двух автономных однофазных инверторов, в синусоидальное напряжение с частотой, равной частоте основной гармоники сети и подают указанное напряжение на фазы контактной сети.
Полное симметрирование тягового трансформатора позволяет устранить главные недостатки, присущие известному способу, что связано с симметричной нагрузкой трех фаз тягового трансформатора. Последнее обеспечивается тем, что нагрузка фаз контактной сети через автономные однофазные инверторы и трехфазный выпрямитель равномерно распределяется по всем трем фазам трансформатора. И, как следствие этого, режим работы тягового трансформатора становится симметричным как по тяговой обмотке, так и по обмотке высокого напряжения. Это ведет к снижению значения коэффициента несимметрии по обратной последовательности, равномерной загрузки трансформатора и увеличивает надежность работы тягового трансформатора. На рис.5.1 приведена принципиальная схема установки, обеспечивающая полное симметрирование нагрузки тягового трансформатора, на рис.5.2 - схема лабораторной установки для проведения испытания полного симметрирования нагрузки трансформатора. 8 На рис.5.1 использованы следующие обозначения 1,2 — контактная сеть (опережающая и отстающая фазы); 3 — рельсовое полотно; 4- тяговый трансформатор; 5-трехфазный выпрямитель; 6,7- автономные однофазные инверторы; 8,9-однофазные трансформаторы, обеспечивающие питание схем управления автономных однофазных инверторов 6 и 7.
Установка по полному симметрированию нагрузки тягового трансформатора работает следующим образом.
После включения тягового трансформатора 4 на вход трехфазного выпрямителя 5 подается трехфазное напряжение, которое выпрямителем 5 выпрямляется. Выпрямленное напряжение подается на входы автономных однофазных инверторов 6 и 7, схемы, управления которых обеспечиваются питанием от фаз трансформатора 4 с помощью однофазных трансформаторов 8,9. Напряжение, снимаемое с выходов автономных однофазных инверторов, является переменным напряжением с частотой равной частоте основной гармоники. Это напряжение подается на фазы контактной сети 1 и 2 и рельсовое полотно 3.
Такая работа установки обеспечивает равномерное распределение нагрузки контактной сети по трем фазам тягового трансформатора, и тем самым осуществляется его симметрирование за счет трехфазного выпрямления и последующего инвертирования в переменное синусоидальное напряжение с частотой равной основной гармонике питающего напряжения и подаче его в контактную сеть. В результате режим работы тягового трансформатора становится симметричным, а значения коэффициента обратной последовательности резко уменьшаются.
Моделирование способа производилось по схеме рис.5.2 где 10-микропроцессорный счетчик Альфа +; 11- обмотка высшего напряжения; 12-обмотка низшего напряжения моделируемого трансформатора; 13-трехфазный управляемый выпрямитель; 14 и 15- автономные однофазные инвертора, схемы управления которых запитаны от фаз обмотки низшего напряжения 12; 16 и 17- переменная и нелинейная нагрузка; 18- анализатор электропотребления AR.5; 19 и 20- токовые клещи анализатора электропотребления 18; 21- заземление.
