Введение к работе
Актуальность проблемы: современный железнодорожный транспорт является одним из важных звеньев в структуре экономического, политического и социального развития Российской Федерации. В сфере грузовых и пассажирских перевозок железные дороги занимают лидирующие позиции по сравнению с другими видами транспорта. Так, в 2010 г. пассажирооборот и грузооборот ОАО «РЖД» составил 138,5 млрд. и 2010,6 млрд. брутто.
Перспективы развития железнодорожного транспорта напрямую связаны с реализацией «Стратегии развития ОАО “Российские железные дороги” до 2030 года» (далее - Стратегия). Согласно Стратегии к 2030 году прогнозируется рост грузооборота до 3050 млрд. брутто и пассажирооборота до 202 млрд. . Планируется развитие скоростных и высокоскоростных пассажирских перевозок, а также грузоперевозок поездами повышенной массы и длины. Последнее особенно актуально для Дальнего Востока в связи с перспективами увеличения грузопотока в направлении морских портов (Ванино, Советская Гавань, Находка).
Одним из условий Стратегии по интенсивному развитию грузовых и пассажирских перевозок на период до 2030 года является совершенствование эксплуатационной работы железных дорог, а именно: доставка грузов и пассажиров по утвержденным графикам движения поездов.
Успешность выполнения поставленных задач зависит от эффективности работы железнодорожной инфраструктуры, в частности такого ее важного элемента, как система тягового электроснабжения.
Стратегия ОАО «РЖД» до 2030 года предусматривает решение большого круга вопросов, направленных на повышение эффективности работы электрифицированных железных дорог. Одним из приоритетных направлений повышения эффективности работы СТЭ является снижение расходов электроэнергии на тягу поездов.
Передача электроэнергии от тяговых подстанций к электроподвижному составу сопровождается небалансом электроэнергии в тяговой сети, который определяется как разность показаний счетчиков электроэнергии на тяговых подстанциях и электроподвижном составе.
По результатам работы ОАО «РЖД» за 2010 год небаланс электроэнергии в тяговой сети Дальневосточной железной дороги составил
280,7 млн. , или 12,5 % от расхода электроэнергии на тягу поездов, что в денежном исчислении равно 634 млн. руб. Это подтверждает актуальность поставленной задачи по снижению небаланса электроэнергии в тяговой сети для Дальневосточной железной дороги.
Цель работы: повышение энергоэффективности системы тягового электроснабжения переменного тока за счет снижения небаланса электроэнергии в тяговой сети.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач:
1. Проанализировать величину электропотребления на тягу поездов и выбрать стратегию, направленную на повышение эффективности работы системы тягового электроснабжения;
2. Разработать комплекс устройств, методики и организационные мероприятия с целью повышения технико-экономической эффективности работы системы тягового электроснабжения.
Методика исследований: теоретические исследования выполнены с применением матричной алгебры, теории вероятностей и математической статистики. Расчеты и обработка результатов теоретических и экспериментальных исследований производились с использованием программных средств КОРТЭС, MS Excel, Mathcad.
Научная новизна:
-
Разработана математическая модель системы тягового электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока.
-
Предложен алгоритм анализа небаланса электроэнергии в тяговой сети при организации движения поездов по заданным и исполненным графикам движения, с учетом работы системы внешнего электроснабжения.
-
Разработана методика выбора и анализа эффективности схем питания тяговых нагрузок.
Личный вклад автора: путем анализа установлена эффективность работы системы тягового электроснабжения; разработана модель системы тягового электроснабжения переменного тока, уточнена методика расчета совместной работы систем внешнего и тягового электроснабжения; проведен расчет технико-экономических показателей работы схем питания тяговых нагрузок на Дальневосточной железной дороге.
Достоверность научных положений и выводов обоснована адекватностью моделирования исследуемых процессов, применением сертифицированных программ расчета, реальными исходными данными при моделировании и сходимостью результатов расчета с контрольными замерами.
Практическая ценность
-
-
Разработанная математическая модель системы тягового электроснабжения позволяет анализировать технико-экономические показатели работы системы тягового электроснабжения, и определять мероприятия, направленные на повышение энергоэффективности электрифицированных железных дорог переменного тока.
-
Предложенная методика расчета схем питания позволяет определять рациональные параметры системы тягового электроснабжения, обеспечивающие снижение небаланса электроэнергии в тяговой сети.
-
Разработанная методика оценки качества схем питания позволяет определить эффективность работы схем питания тяговых нагрузок и обоснованность нормирования расходов электроэнергии на движение поездов по исполненному графику движения.
-
Получены патенты РФ на изобретения №2406624, №2427484 и полезную модель №89037 с одноименным названием «Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока», которые направлены на повышение эффективности и надежности системы тягового электроснабжения переменного тока.
На защиту выносятся:
математическая модель системы тягового электроснабжения;
методика выбора схем питания тяговых нагрузок;
система мониторинга электропотребления на тягу поездов.
Внедрение: методика повышения эффективности работы электрифицированных железных дорог и устройство контроля цепей обратного тока тяговых подстанций включены в план внедрения Службы Электрификации и электроснабжения Дальневосточной дирекции инфраструктуры ДВОСТжд, что подтверждается актами внедрения.
Научные результаты диссертации используются при проведении научно-исследовательской работы и в учебном процессе Электроэнергетического института ДВГУПС.
Апробация работы: основные положения диссертационной работы и ее отдельные разделы докладывались и обсуждались:
на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, ДВГУПС, 22-24 апреля 2009).
Международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития ‘2010» (Одесса, 4-15 октября 2010).
Всероссийской научно-практической конференции с международным участием представителей производства, ученых транспортных вузов и инженерных работников «Наука, творчество и образование в области электроснабжения – достижения и перспективы» (Хабаровск, ДВГУПС,
11-12 ноября 2010).Второй межвузовской научно-практической конференции «Транспортная структура Сибирского региона» (Иркутск, ИрГУПС,
16-18 мая 2011).VI Международном симпозиуме «Электрификация и развитие инфраструктуры энергообеспечения тяги поездов на железнодорожном транспорте «Eltrans‘2011» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 25-28 октября 2011).
XIV Краевом конкурсе молодых ученых Хабаровского края
(Хабаровск, ТОГУ, 18 января 2012);заседаниях и научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение транспорта» (Хабаровск, ДВГУПС, 2009 – 2012).
Публикации: по результатам выполненных исследований опубликовано 14 работ общим объемом 5,12 п.л., в т.ч. 3 статьи в журналах перечня ВАК РФ, два патента РФ на изобретение и один патент РФ на полезную модель.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Содержит 91 страницу основного текста, 15 рисунков, 8 таблиц. Библиографический список включает 90 источников на 12 страницах. Работа изложена на 108 страницах. В приложении представлены акты внедрения результатов диссертации на производстве и в учебном процессе.
Похожие диссертации на Повышение энергоэффективности электрифицированных железных дорог переменного тока выбором схем питания тяговых нагрузок
-
