Содержание к диссертации
Введение
1. Структурный синтез систем электроснабжения железнодорожного транспорта с установками РГ 15
1.1. Постановка задачи исследований 15
1.2.. Направления использования распределенной генерации на железнодорожном транспорте 16
1.3. Особенности систем электроснабжения железных дорог 23
1.4. Имитационное моделирование СЭЖД с установками РГ 30
1.5. Методика структурно-параметрического синтеза СЭЖД с установками распределенной генерации 45
1.6. Методика определения центров качаний 50
1.7. Выделение сенсорных узлов в СЭЖД 56
Выводы 62
2. Параметрический синтез систем электроснабжения с установками распределенной генерации 65
2.1. Разработка моделей энергосистемы с устройствами распределенной генерации 65
2.2. Формирование функциональных характеристик СЭЖД с установкой РГ 87
Выводы 112
3. Управление динамическими режимами систем электроснабжения ЖД транспорта с установками РГ 114
3.1. Особенности динамических режимов в СЭЖД с установками РГ 114
3.2. Разработка системы управления для СЭЖД с установками РГ 122
3.3. Включение установок РГ на параллельную работу с сетью 131
3.4. Управление качеством электроэнергии в тяговых сетях средствами распределенной генерации 160
Выводы 180
Заключение 182
Библиографический список 182
Приложение 193
- Направления использования распределенной генерации на железнодорожном транспорте
- Методика структурно-параметрического синтеза СЭЖД с установками распределенной генерации
- Разработка моделей энергосистемы с устройствами распределенной генерации
- Особенности динамических режимов в СЭЖД с установками РГ
Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы разработан целый ряд эффективных энерготехнологий, которые позволяют потребителям электроэнергии (ЭЭ) создавать собственные генерирующие установки, конкурирующие с централизованным производством ЭЭ. Под распределенной генерацией (РГ) понимается совокупность потребительских энергоустановок как индивидуального использования, так и объединенных в микроэнергосистемы. Создание установок РГ диктуются необходимостью адаптации к условиям рынка, а также ужесточением требований экологии, стимулирующих использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
Вопросы использования технологий РГ на железном транспорте нашли отражение в нормативных документах, определяющих перспективы развития отрасли: в энергетической стратегии ОАО «РЖД» на перспективу до 2030 года и стратегических направлениях научно-технического развития ОАО «РЖД». В этих документах отмечается, что на железнодорожном транспорте предусматривается развитие собственной генерации энергии на нетяговые нужды, внедрение энергоёмких накопителей энергии, существенное повышения эффективности рекуперации энергии.
Эффективное использование технологий РГ на железнодорожном транспорте требует применения методов системного анализа и моделирования с учетом специфических особенностей систем электроснабжения железных дорог (СЭЖД).
Значительный вклад в решении проблемы построения систем электроснабжения с установками распределенной генерации внесли Н.И. Воропай, Б.Б. Кобец, А.В. Праховник, В.П. Фотин и др. Вопросам, связанным со структурно-параметрическим синтезом систем электроснабжения железных дорог, посвящены работы Б.А. Аржанникова, М.П. Бадера, В.Д. Бардушко, А. С. Бочева, Б.М. Бородулина, А.Л. Быкадорова, Л.А. Германа, В.Л. Григорьева, Ю.И. Жаркова, Р.Н. Карякина, А.Б. Косарева, Б.И. Косарева, А.В. Котельникова, P.P. Мамоши-на, Г.Г. Марквардта, К.Г. Марквардта, Э.С. Почаевеца, В.Н. Пупынина, Э.В. Тер-Оганова, В.Т. Черемисина и др.
Работы перечисленных авторов создают методологический фундамент для проведения исследований, направленных на разработку и модернизацию систем электроснабжения железных дорог (СЭЖД), обеспечивающих эффективное использование технологий РГ на железнодорожном транспорте.
Цель диссертационной работы заключается в определении рациональных структур и параметров СЭЖД с установками распределенной генерации.
Для реализации сформулированной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Системно обосновать направления использования технологий распределенной генерации в электроэнергетике ЖД транспорта для решения задач повышения надежности электроснабжения, снижения затрат на энергообеспечение и повышение качества электроэнергии;
На основе компьютерного моделирования показать, что дополнительная генерация ЭЭ в определенных точках системы позволяет улучшить качество электроэнергии в СЭЖД, выявить требования, предъявляемые к установкам РГ в сетях с пониженным качеством ЭЭ;
Провести структурно-параметрический синтез систем электроснабжения нетяговых потребителей с установками РГ, с целью определения точек подключения синхронных генераторов (СГ) и их параметров, обеспечивающих наибольшее снижение отклонений напряжения, несимметрии и несинусоидальности;
На основе теории планирования выполнить компьютерные эксперименты для получения функциональных характеристик СЭЖД, позволяющих оценивать влияние параметров установок РГ на качество ЭЭ;
На основе моделирования динамических режимов СЭЖД с установками РГ осуществить анализ переходных процессов и разработать систему управления качеством ЭЭ средствами распределенной генерации.
Методы исследования рассмотренных в диссертации задач базируются на методах системного анализа, имитационного моделирования, математическом моделировании сложных электроэнергетических систем (ЭЭС) и СЭЖД при включении электромеханических объектов с применением аппарата теории автоматического управления, линейной алгебры, теории функций многих переменных, теории планирования эксперимента.
При проведении вычислительных экспериментов использовались разработанный в ИрГУПСе комплекс программ «FAZONORD-Качество» и математическое моделирование в среде MatLab.
Научная новизна заключается в том, что в диссертационной работе впервые получены и выносятся на защиту следующие результаты:
1. Сферы применения установок распределенной генерации на железнодо
рожном транспорте, выявленные на основе системного подхода; особенности
СЭЖД, влияющие на эффективность применения технологий распределенной
генерации.
Метод моделирования систем электроснабжения железных дорог в фазных координатах, отличающийся от известных возможностью корректного учета установок распределенной генерации.
Методика динамического моделирования СЭЖД, дающая возможность, в отличии от известных, исследовать процессы, связанные с изменением режимов работы установок РГ в сетях с пониженным качеством электроэнергии.
Оригинальная методика структурно-параметрического синтеза СЭЖД, позволяющая определять рациональные места подключения и параметры установок РГ, наиболее эффективные по критерию улучшения качества электроэнергии.
Система управления для установок РГ, работающих в составе СЭЖД, построенная на основе регуляторов для изменения вращающего момента и тока возбуждения СГ, обеспечивающая формирование требуемых переходных характеристик и достижение заданных значений показателей качества ЭЭ.
Достоверность и обоснованность полученных в диссертации научных результатов подтверждена их сопоставлением с расчетами, выполненными с по -мощью промышленных компьютерных программ, а также с данными инструментальных замеров в системах электроснабжения ЖД транспорта.
Практическая значимость полученных научных результатов состоит в решении актуальных научно-технических задач, связанных с повышением энергоэффективности и качества электроэнергии в системах электроснабжения ЖД транспорта. Полученные в диссертации результаты создают возможность научно обоснованно решать следующие актуальные практические задачи:
Рациональный выбор мест размещения установок РГ и определения их параметров в системах электроснабжения железных дорог переменного тока;
Управление режимами работы СЭЖД с установками РГ;
Повышение качества электроэнергии в системах электроснабжения ЖД транспорта.
Реализация результатов работы. Основные результаты
диссертационной работы в виде программного обеспечения для ЭВМ, рекомендаций и практических разработок переданы в ООО «Транс-Атом» и научно-технический центр «Параметр». Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре «Электроснабжение и электротехника» Иркутского государственного технического университета.
Апробация работы. Результаты, полученные на основе проведенных в диссертации исследований, докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: Всероссийские научно-практические конференции с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири», Иркутск, 2006, 2009, 2010, 2011 гг.; Innovation and Sustainability of modern railway proceeding of ISMR 2008., China; IV международная научно-техническая конференция «Электромеханические преобразователи энергии», Томск, 2009 г.; Межвузовская научно-практическая конференция «Транспортная инфраструктура Сибирского региона», 12-15 октября 2009, Иркутск.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 12 научных публикациях, 4 из которых - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов диссертационных исследований. В работах с соавторами соискателю принадлежит от 25 до 70 % результатов. Положения, составляющие новизну и выносимые на защиту, получены лично автором.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка из 151 наименований и приложения. Общий объем диссертации 216 страниц, в тексте содержится 191 рисунок и 48 таблиц. В приложении приведены акты о внедрении.
При работе над диссертацией автор пользовался научными консультациями доктора техн. наук, доцента Закарюкина В.П.
Направления использования распределенной генерации на железнодорожном транспорте
В последние годы разработаны эффективные энерготехнологии, которые позволяют потребителям электроэнергии создавать собственные генерирующие установки, конкурирующие с централизованным производством ЭЭ [2, 3, 97, 120... 122, 150]. Под распределенной генерацией понимается совокупность потребительских энергоустановок как индивидуального использования, так и объединенных в микроэнергосистемы [120...122]: Создание установок РГ диктуются необходимостью адаптации к условиям рынка;, а также ужесточением требований экологии, стимулирующих использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
Вопросы использования технологий РГ на железнодорожном транспорте нашли отражение в нормативных документах, определяющих перспективы развития отрасли: в энергетической стратегии ОАО «РЖД» на перспективу до 2030 года и стратегических направлениях научно-технического развития, ОАО «РЖД» [70]. В этих документах отмечается, что на железнодорожном транспорте предусматривается развитие собственной генерации энергии на нетяговые нужды, внедрение энергоёмких накопителей энергии, существенное повышение эффективности рекуперации энергии.
Эффективное использование технологий РГ на железнодорожном транспорте требует применения методов системного анализа и моделирования с учетом специфических особенностей систем электроснабжения железных дорог [7, 13, 40, 65, 67, 71, 85, 89, 98, 106, 107, 127]. Необходимость применения системного анализа вызвана тем, что СЭЖД представляет сложный динамический объект, активно взаимодействующий с не менее сложной электроэнергетической системой и многочисленными районами электроснабжения нетяговых потребителей [90, 101, 102].
Значительный вклад в решение проблемы построения систем электроснабжения с установками распределенной генерации внесли Н.И. Воропай, Б.Б. Кобец, А.В. Праховник, В.П. Фотин и др. Вопросам, связанным со структурно-параметрическим синтезом систем электроснабжения железных дорог, посвящены работы Б.А. Аржанникова, М.П. Бадера, В.Д. Бардушко, А. С. Бочева, Б.М. Бородулина, А.Л. Быкадорова, Л.А. Германа, В.Л. Григорьева, Ю.И. Жаркова, Р.Н. Карякина, А.Б. Косарева, Б.И. Косарева, А.В. Котельникова, P.P. Ма-мошина, Г.Г. Марквардта, К.Г. Марквардта, Э.С. Почаевеца, В.Н. Пупынина, Э.В. Тер-Оганова, В.Т. Черемисина и др. [1, 12, 14, 19, 20, 21, 24, 28, 69; 90].
Работы, перечисленных авторов создают методологический фундамент для проведения исследований, направленных на разработку и модернизацию систем электроснабжения железных дорог, обеспечивающих эффективное использование технологий РГ на железнодорожном транспорте. Цель диссертационной работы заключается в определении рациональных структур и параметров СЭЖД с установками распределенной генерации. Для реализации сформулированной цели необходимо решить следующие задачи. 1. Системно обосновать направления использования технологий распределенной генерации в электроэнергетике ЖД транспорта для решения задач повышения надежности электроснабжения, снижения затрат на энергообеспечение и повышение качества электроэнергии. 2. На основе компьютерного моделирования показать, что дополнительная генерация ЭЭ в определенных точках системы позволяет улучшить качество электроэнергии в СЭЖД, выявить требования, предъявляемые к установкам РГ в сетях с пониженным качеством ЭЭ. 3. Провести структурно-параметрический синтез систем электроснабжения нетяговых потребителей с установками РГ с целью определения точек подключения синхронных генераторов и их параметров, обеспечивающих наибольшее снижение отклонений напряжения, несимметрии и несинусоидальности. 4. На основе теории планирования выполнить компьютерные экспери менты для получения функциональных характеристик СЭЖД, позволяющих оценивать влияние параметров установок РГ на качество ЭЭ. 5. На основе моделирования динамических режимов СЭЖД с установками РГ осуществить анализ переходных процессов и разработать систему управления качеством ЭЭ средствами распределенной генерации. Методы исследования рассмотренных в диссертации задач базируются на методах системного анализа,, имитационного- моделирования; на математическом моделировании сложных ЭЭС и СЭЖД при включении электромеханических объектов с применением аппарата теории автоматического управления; линейной алгебры, теории функций многих переменных, теории планирования эксперимента. При проведении вычислительных экспериментов использовались разработанный в ИрГУПСе комплекс программ «FAZONORD-Качество» [52, 53, 56, 151] и математическое моделирование в среде MatLab [8, 32, 35, 41, 42, 45, 46, 47, 81, 82, 88, 94; 95, 100, 103; 105, 114, 124, 125, 133]. Научная новизна заключается в том, что в диссертационной работе впервые получены и выносятся на защиту следующие результаты. 1. Сферы применения.установок распределенной генерации на железнодорожном транспорте, выявленные на основе системного подхода; особенности СЭЖД, влияющие на эффективность применения технологий распределенной генерации. 2. Метод моделирования систем электроснабжения железных дорог в фазных координатах, отличающийся от известных возможностью корректного учета установок распределенной генерации. 3. Методика динамического моделирования СЭЖД; дающая возможность, в отличие от известных, исследовать процессы, связанные с изменением режимов работы установок РГ в сетях с пониженным качеством электроэнергии. 4. Оригинальная методика структурно-параметрического синтеза СЭЖД, позволяющая определять рациональные места подключения и параметры установок РГ, наиболее эффективные по критерию улучшения качества электроэнергии. 5. Система управления для установок РГ, работающих в составе СЭЖД, построенная на основе регуляторов для изменения вращающего момента и тока возбуждения СГ, обеспечивающая формирование требуемых переходных характеристик и достижение заданных значений показателей качества ЭЭ. Достоверность и обоснованность полученных в диссертации научных результатов подтверждена их сопоставлением с расчетами, выполненными с помощью промышленных компьютерных программ, а также с данными инструментальных замеров в системах электроснабжения ЖД транспорта. Практическая значимость полученных научных результатов состоит в решении актуальных научно-технических задач, связанных с повышением энергоэффективности и качества электроэнергии в системах электроснабжения ЖД транспорта. Полученные в диссертации результаты создают возможность научно обоснованно решать следующие актуальные практические задачи. 1. Рациональный выбор мест размещения установок РГ и определение их параметров в системах электроснабжения железных дорог переменного тока. 2. Управление режимами работы СЭЖД с установками РГ. 3. Повышение качества электроэнергии в системах электроснабжения ЖД транспорта.
Методика структурно-параметрического синтеза СЭЖД с установками распределенной генерации
Сферами применения установок распределенной генерации на желез нодорожном транспорте являются следующие направления: объекты железнодорожного транспорта в регионах с потенциально неустойчивым электроснабжением; транспортно-энергетические коридоры, совмещающие трассы железной и автомобильной дорог, высоковольтные ЛЭП и линии связи; предприятия железнодорожного транспорта, имеющие собственные теплоисточники (использование режимов совместной генерации электрической и тепловой энергии); районы электроснабжения нетяговых и нетранспортных потребителей для снижения затрат на энергообеспечение и повышение качества электроэнергии (в частности, для уменьшения отклонений напряжения, вызываемых резко-переменной тяговой нагрузкой); автономные объекты ЖД транспорта с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии. 2. Системы электроснабжения железнодорожных магистралей обладают следующими особенностями, которые необходимо учитывать при решении во просов применения технологий распределенной генерации: значительная нестационарность и резкопеременный характер однофазных тяговых нагрузок; возможность значительной несимметрии на шинах трансформаторных подстанций стационарных потребителей, вызванной однофазным характером тяговой нагрузки; нелинейность выпрямительных электровозов, генерирующих в сеть высшие гармоники; значительное электромагнитное влияние контактной сети на смежные линии электропередачи. 3. Для анализа возможностей применения установок распределенной генерации в системах электроснабжения железнодорожного транспорта могут быть применены методика и программные средства имитационного моделирования систем электроснабжения в фазных координатах. 4. Формализована задача структурного синтеза СЭЖД, позволяющего определять рациональные места размещения установок РГ в масштабах филиалов ОАО«РЖД», а также точки-их подключения в сетях отдельных РЭС. 5. На основе проведенных исследований показано, что установки распределенной генерации могут быть применены для- снижения отклонений И несимметрии напряжения в СЭЖД; в- электрически удаленных точках сети несимметрия напряжения снижается примерно вдвое, а коэффициенты искажения синусоидальности кривых напряжения уменьшаются в два с половиной раза. 6. В результате имитационного моделирования выявлено, что для повышения эффективности использования технологий распределенной генерации целесообразно применять комплексные установки, состоящие из устройства РГ и регулируемой установки компенсации реактивной мощности. 7. Разработана методика моделирования режимов при синхронных качаниях генераторов в трехфазно-однофазных электроэнергетических системах, питающих тяговые подстанции магистральных железных дорог переменного тока. Результаты моделирования показали, что при синхронных качаниях наблюдается значительное снижение напряжения в узловых точках сети и существенный рост несимметрии. Наибольшее снижение напряжения и соответствующее увеличение несимметрии имеет место вблизи электрического центра системы; в этой точке сети необходимо первоочередное размещение средств стабилизации напряжения, в частности, установок РГ. 8. Предложена методика выявления сенсорных элементов в системах тягового электроснабжения магистральных железных дорог переменного тока. Методика основана на имитационном моделировании режимов систем при реальном и условном токовых профилях. Отличительные особенности методики состоят в использовании фазных координат и корректном учете внешней сети. Для более четкого выделения сенсорных элементов можно использовать нелинейное преобразование полученной в результате расчетов зависимости напряжения на токоприемнике ЭПС от времени или соответствующей пространственной координаты. Информация о сенсорных элементах СТЭ позволит обоснованно подходить к решению задачи размещения установок РГ.
Разработка моделей энергосистемы с устройствами распределенной генерации
Поскольку условие U = Ё0 должно выполняться для каждой из фаз, то для трехфазных (многофазных)4 машин необходимо дополнительное условие: последовательность прохождения через максимумы фазных напряжений в сети и подключаемой машине должна быть одинаковой.
При соблюдении этих условий в момент включения в сеть бросок тока в обмотке статора теоретически вообще отсутствует. На практике имеет место небольшой скачок тока, обусловленный изменениями в сети и нестабильным балансом-между механической, и электромагнитной мощностью СТ. Техническая реализация этого метода производится с помощью управления внешним механическим моментом на валу генератора и током возбуждения в обмотке ротора.
Метод грубой синхронизации не требует точного выравнивания характеристик сети и СГ и основан на втягивание машины в синхронизм с подсин-хронной скорости. Различают три основных способа реализации этого метода [22]: включение способом частотного пуска. Для пуска синхронного генератора не требуется предварительного разгона ротора с помощью постороннего двигателя. При включении частотным способом ротор синхронного генератора неподвижен, достаточно малая для втягивания в синхронизм разность скоростей достигается за счет соответствующего снижения частоты. После втягивания ротора в синхронизм частота постепенно повышается до номинальной, скорость ротора за счет синхронного момента также доводится до номинальной. Частотный пуск используют для приведения во вращение роторов генераторов во время испытаний; включение способом асинхронного пуска. Этот способ также не требует дополнительного разгонного двигателя. Разгон синхронного генератора обеспечивается за счет собственного асинхронного момента, появляющегося при включении обмотки- якоря двигателя в сеть, при этом обмотка возбуждения замыкается на гасительное сопротивление. При достижении асинхронной скорости обмотка возбуждения подключается к возбудителю и в процессе нарастания тока возбуждения ротор синхронноймашины втягивается в синхронизм; включение способом самосинхронизации. При помощи разгонного двигателя угловая скорость ротора устанавливается близкой к синхронной. В процессе разгона обмотка возбуждения отключена от возбудителя и обмотка статора отключена от сети. После того-как на обмотке возбудителя установится напряжение достаточное для получения на обмотке возбуждения генератора тока возбуждения, соответствующего ЭДС возбуждения равной напряжению сети, обмотка возбуждения подключается к возбудителю. После этого обмотка якоря (статора) подключается к сети.
Приведенные способы включения по методу грубой синхронизации могут быть использованы для всех синхронных машин, как двигателей, так и генераторов. Однако для включения генераторов на параллельную работу с сетью рекомендован способ самосинхронизации [58]. Следует отметить, что разные источники неодинаково определяют процедуру включения: - первоначально подается напряжение на обмотку возбуждения, а затем обмотка якоря включается- в.сеть [22]; - обмотка якоря включается- в сеть, а затем напряжение подается на обмотку возбуждения [58]. При описании способа включения используются очень неопределенные, особенно по времени, термины: «затем», «сразу же», «после этого» и т.п., что 134 не позволяет четко сформулировать алгоритм включения СГ на параллельную работу с сетью. Для определения влияния отдельных факторов, характеризующих процесс включения СГ в сеть, следует рассмотреть переходные процессы, возникающие при соединении двух систем: электромеханической и электрической. Применение способов синхронизации ограничивается допустимой кратностью тока при включении обмотки статора в сеть. Действующие в настоящее время рекомендации ограничивают возникающие уравнительные токи кратностью 3,5 по отношению к номинальному значению. Более общее понятие о допустимой кратности тока приводится в [22, 58], где эта величина представлена в виде диапазона 3... 7. По сути, все вышеперечисленные методы и способы включения СГ в сеть можно разделить на два основных класса: включение в сеть с возбужденным ротором, при наличии эдс в обмотке якоря; включение в сеть без напряжения возбуждения, без эдс в обмотке якоря. Включение в сеть СГ при наличии напряжения на якорной обмотке. Расхождение параметров напряжений сети и генератора в момент включения СГ в сеть является основной причиной возникновения бросков тока в обмотке якоря. При рассмотрении этого вопроса следует определить зависимость напряжений на зажимах выключателя от параметров СГ и сети. Таких параметров достаточно много, поэтому исследования ограничиваются изменением частоты и фазы напряжения генератора при равных значениях амплитуд фазных напряжений.
Особенности динамических режимов в СЭЖД с установками РГ
Показанные зависимости подтверждают регулировочные возможности установки РГ. Система управления гибко формирует требуемые переходные характеристики, обеспечивает заданные показатели качества ЭЭ в СЭЖД. При изменении тяговой нагрузки в автоматическом режиме происходит генерирование необходимой для коррекции показателей качества ЭЭ активной и реактивной мощностей. Динамические режимы работы установки РГ позволяют реализовать управление качеством в СЭЖД с переменными параметрами нелинейных элементов.
Выводы 1. Определены особенности динамических режимов в СЭЖДх установками РГ. Разработана модель переменной тяговой нагрузки. Проведенные исследования установили влияния динамики нагрузки на качество ЭЭ. 2. Разработана система управления для СЭЖД с установками РГ. Проведенные расчеты позволили получить численные значения параметров ПИД-регуляторов для изменения вращающего момента и тока возбуждения СГ. 3. Исследована динамика процесса включения установок РГ на параллельную работу с симметричной сетью. Даны рекомендации по применению методов включения, основанных на допустимых значениях якорных токов. Определены зависимости величин этих токов от параметров включения: фазового угла сдвига и разности частот напряжений сети и СГ. 4. Проведены исследования по включению установок РГ в тяговую сеть при наличии несимметрии и несинусоидальности напряжений. По результатам модельных исследований определено влияние этих факторов на качество включения установки в сеть. В частности, бросок уравнивающего тока с увеличением несимметрии вырос в 2 раза, до 0,3 о.е., а длительность переходного процесса возросла на 29%. Определено, что включение установки в тяговые сети является нормальным режимом, т.к. при этом не превышаются регламентируемые допуски. 5. Предложена модель СЭЖД, регуляторы которой по заданному закону управления изменяют мощность и коэффициент мощности для обеспечения требуемых выходных параметров установки РГ при работе в несимметричной ЭС. Динамическое управление мощностью позволит использовать установку РГ как переменный элемент СЭЖД, эффективно влияющий на параметры сети. 6. Разработан способ управления качеством электроэнергии средствами распределенной генерации. Система управления гибко формирует требуемые переходные характеристики, обеспечивает заданные показатели качества ЭЭ в тяговой сети. Представлены результаты исследований, в которых при изменении тяговой нагрузки средствами распределенной генерации поддерживаются заданные значения показателей качества ЭЭ: коэффициент несинусоидальности 6,3, коэффициент несимметрии 4. На основе проведенных исследований решена актуальная задача определения рациональных структур и параметров систем электроснабжения железных дорог с установками распределенной генерации. При этом получены следующие результаты. 1. Показано, что использование технологий распределенной генерации кроме повышения надежности электроснабжения и снижения затрат на энергообеспечение позволит решать задачи повышения качества электроэнергии, в СЭЖД. 2. Проведен системный анализ СЭЖД, выявлены особенности; оказывающие основное влияние на качество электроэнергии в СЭЖД: нестационарность однофазных тяговых нагрузок, нелинейность выпрямительных установок электровозов, электромагнитное влияние контактной сети на смежные линии электропередачи. 3. Предложены методики структурно-параметрического синтеза, позволяющие определять рациональные места размещения установок РГ в масштабах филиалов ОАО «РЖД», а также точки их подключения в сетях отдельных РЭС; предложены методы управления- режимами их работы и определены оптимальные значения их параметров. 4. На основе проведенных исследований показано, что установки распределенной генерации могут быть применены для снижения отклонений напряжения, коэффициентов несинусоидальности и несимметрии напряжения в СЭЖД; в электрически удаленных точках сети несимметрия напряжения снижается примерно вдвое, а коэффициенты искажения- синусоидальности кривых напряжения уменьшаются в два с половиной раза. 5. В результате имитационного моделирования выявлено, что для повышения эффективности использования технологий распределенной генерации целесообразно применять комплексные установки, состоящие из устройства РГ и регулируемой установки компенсации реактивной мощности. 6. Разработана методика проведения эксперимента, основанная на теории планирования и позволяющая получить данные, необходимые для построения функциональных характеристик СЭЖД, определяющих зависимость показателей качества ЭЭ от параметров установки РГ. 7. Определены особенности динамических режимов в СЭЖД с установками РГ; разработана модель переменной тяговой нагрузки; разработана система управления для СЭЖД с установками РГ, гибко формирующая требуемые переходные характеристики и обеспечивающая заданные показатели качества ЭЭ в СЭЖД. 8. В результате исследования динамики процесса включения установок РГ на параллельную работу в СЭЖД показано, что бросок уравнивающего тока с увеличением несимметрии возрастает в 2 раза, а длительность переходного процесса увеличивается примерно на треть, однако регламентируемые пределы при этом не нарушаются. Основные результаты диссертационной работы в виде программного обеспечения для ЭВМ, рекомендаций и практических разработок переданы в ООО «Транс-Атом» и научно-технический центр «Параметр». Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре «Электроснабжение и электротехника» национального исследовательского Иркутского государственного технического университета.
