Применение технологий интеллектуальных сетей (smart grid) для управления технологическими процессами в системах электроснабжения железных дорог тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Алексеенко, Владимир Александрович

• Алексеенко, Владимир Александрович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Алексеенко, Владимир Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

1.1. Технологические процессы выработки, передачи,

распределения, преобразования электроэнергии и управление ими

1.2. Система электроснабжения магистральной железной дороги и особенности ее функционирования

1.3. Анализ надежности работы и повреждаемости оборудования СЭЖД

1.3.1. ИЭСААС и проблема отработанного ресурса оборудования

1.2.2. Кластерный анализ повреждаемости оборудования СЭЖД

1.3.3 Анализ повреждаемости электрооборудования СЭЖД на основе методов нечеткой кластеризации

1.3.4 Применение многомерных статистических методов для анализа повреждаемости устройств СЭЖД

1.3.5. Цели управления режимами систем тягового электроснабжения

1.4. Технические средства для управления режимами СЭЖД

Выводы

2. ТЕХНОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ SMART GRID

2.1. Общие замечания

2.2. Статические модели элементов СЭЖД в фазных координатах

2.3. Особенности моделирования рельсовых цепей

2.4. Динамические модели средств управления режимами СЭЖД

2.4.1. Модель вставки несинхронной связи

2.4.2. Модель тиристорного статического компенсатора

2.4.3. Модель активного кондиционера гармоник

2.5. Комплексный подход к моделированию интеллектуальных СЭЖД

Выводы

3. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СЭЖД НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ SMART GRID

3.1. Эффективность применения регулируемой компенсации реактивной мощности95

3.2. Эффективность применения вольтодобавочных агрегатов

3.3. Применение устройств FACTS и ВНС для снижения несимметрии и отклонений напряжения

3.3.1. Исходный режим расчетного полигона

3.3.2 Применение пофазно управляемых устройств FACTS для снижения

несимметрии и отклонений напряжения

3.3.3. Применение вставок несинхронной связи для снижения несимметрии и отклонений напряжения

3.4. Динамическое моделирование СЭЖД, оснащенных FACTS

3.4.1. Динамическое моделирование СЭЖД, оснащенных устройствами FACTS

3.4.2. Моделирование работы вставок несинхронной связи

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Приложение А

Материалы о внедрении

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Smart grid - интеллектуальная сеть

FACTS- гибкие системы передачи энергии переменного тока

PPV- цифровая электростанция

ААС - активно-адаптивная сеть

АКГ - активный кондиционер гармоник

АКН - активный кондиционер напряжения

AM - активная мощность

АСМ - асинхронная машина

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

ВГ - высшие гармоники

ВДА - вольтодобавочный агрегат

ВДТ - вольтодобавочный трансформатор

ВНС - вставка несинхронной связи

ВПТ - вставка постоянного тока

ГИЛ - газоизолированная линия

ДМ - динамическая модель

ДПР - линия электропередачи «два провода - рельс» ДТ - дроссель-трансформатор ИМ - имитационное моделирование

ИСЭЖД - интеллектуальная система электроснабжения железной дороги

ИЭСАСС - интеллектуальная электрическая система с активно-адаптивной сетью

КБ - конденсаторная батарея

КП - контактная подвеска

КПД - коэффициент полезного действия

ЛЭП - линия электропередачи

МЖД - магистральная железная дорога

МПЗ - межподстанционная зона

ПК - программный комплекс

ПКЭ - показатели качества электроэнергии

ПН - преобразователь напряжения

ПР - линия электропередачи «провод-рельс»

ПС - пост секционирования

Р - рельс

РГ - распределённая генерация

РМ - реактивная мощность

РПК - регулируемая поперечная компенсация

РПН - регулирование напряжения под нагрузкой

РУ - распределительное устройство

РЭС - район электроснабжения нетяговых потребителей

СКРМ — статический компенсатор реактивной мощности

СТ - симметрирующие трансформаторы

СТАТКОМ - статический компенсатор

СТК - статический тиристорный компенсатор

СТЭ - система тягового электроснабжения

СЦБ - устройства сигнализации, централизации, блокировки

СЭЖД - система электроснабжения железной дороги

ТП - тяговая подстанция

ТРГ - тиристорно-реакторная группа

УПК - установка продольной компенсации

УФК - установка фильтрокомпенсации

ФВУ - фазосдвигающее вольтодобавочное устройство

ФКЦ - фильтрокомпенсируюгцие цепи

ФНЧ - фильтр низкой частоты

ШИМ - широтно-импульсная модуляция

ЭПС - электроподвижной состав

ЭЧ - дистанция электроснабжения железной дороги

ЭЭ - электрическая энергия

ЭЭС - электроэнергетическая система

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение технологий интеллектуальных сетей (smart grid) для управления технологическими процессами в системах электроснабжения железных дорог»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. При высоких темпах развития экономики объемы электропотребления в России к 2030 г. могут возрасти по сравнению с 2000 г. в два раза. Обеспечение таких уровней производства электроэнергии (ЭЭ) невозможно без системного решения следующих задач [33, 34]:

• создание новой технологической основы энергетики, построенной с использованием принципов интеллектуальных электрических сетей {smart grid);

• придание интегрирующей роли электрической сети;

• установка в сетях активных технических средств для регулирования режимов электроэнергетических систем (ЭЭС) и создание на их основе адаптивной системы управления;

• применение новых информационных технологий и быстродействующих вычислительных комплексов для оценки состояния и управления;

• повышение эффективности использования энергоресурсов и энергосбережение.

В итоге должен произойти переход электроэнергетики к новому качеству управления технологическими процессами производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии на основе интеллектуальных электроэнергетических систем с активно-адаптивной сетью (ИЭЭСААС). ЭЭС, построенные на основе технологий smart grid, включает в свой состав следующие сегменты [33, 34, 47, 48, 69, 87, 126]:

• все виды источников электроэнергии, включая установки распределенной генерации;

• различные типы потребителей, принимающих непосредственное участие в регулировании качества электроэнергии и надежности ЭЭС;

• электрические сети разного напряжения и функционального назначения, имеющие развитые возможности адаптации следующих типов:

- изменение параметров и топологии по текущим режимным условиям;

- регулирование напряжения в узловых точках, обеспечивающее минимизацию потерь при соблюдении нормативных значений показателей качества электроэнергии;

- комплексный учет ЭЭ на границах раздела сети и на подстанциях;

• всережимную систему управления с полномасштабным информационным обеспечением.

В электрических сетях, питающих тяговые подстанции магистральных железных дорог, а также в системах тягового электроснабжения в полном объеме проявляются перечисленные выше проблемы, решение которых возможно на основе технологий smart grid. Особую актуальность вопрос применения таких технологий приобретает в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, где основная системообразующая электрическая сеть непосредственно связана с тяговыми подстанциями железнодорожных магистралей [120, 127]. В виду значительного объема резкопеременной нелинейной однофазной тяговой нагрузки показатели качества электроэнергии (ПКЭ) в этих сетях далеко выходят за допустимые пределы.

Существенный вклад в решение проблемы создания технологий smart grid внесли Вариводов В.Н., Воропай Н.И., Дорофеев В.В., Иванов Т.В., Иванов С.Н., Кобец Б.Б., Логинов Е.И., Макаров A.A., Наумов Э.Б., Шакарян Ю.Г., C.W. Gelling, J.M. Guerrero Zapata, Z. Styczynski, J. Schmid и др. Вопросам, связанным с моделированием и управлением сложных ЭЭС и СТЭ, посвящены работы Бадера М.П., Баринова В.А., Бермана А.П., Бочева A.C., Быкадорова A.JL, Веникова В.А., Висящева А.Н., Гамма А.З., Германа Л.А., Дынькина Б.Е., Идельчика В.И., Котельникова A.B., Косарев А.Б., Лосева С.Б., Мамошина P.P., Марквардта Г.Г., Марквардта К.Г., Мельникова H.A., Мирошниченко Р.И., Мисриханова М.Ш., Попова Н.М., Пупынина В.Н., Строева В.А., Тарасова В.И., Тер-Оганова Э.В., Фигурнова Е.П., Черемисина В.Т. и их коллег.

Работы перечисленных авторов [7...10, 13...21, 23, 25, 26, 28, 29, 31...35, 47...51, 54...56, 58, 71, 74, 76, 80...84, 90, 92, 98, 101...103, 106, 109,

115, 117... 119, 121... 126] создали методологическую основу для проведения исследований по созданию интеллектуальных систем электроснабжения железных дорог (СЭЖД), построенных с использованием технологий smart grid. Для эффективного использования этих технологий необходима разработка методов моделирования СЭЖД, позволяющих адекватно учитывать активные элементы smart grid, такие как устройства FACTS (flexible alternative current transmission systems), активные кондиционеры гармоник (АКГ), вставки постоянного тока (ВПТ), установки распределенной генерации (РГ) и т.д.

Цель диссертационной работы заключается в разработке методов моделирования СЭЖД, использующих технологии smart grid, в задачах управления технологическими процессами выработки1, передачи, преобразования, распределения и потребления ЭЭ в СЭЖД переменного тока.

Для реализации сформулированной цели в диссертационной работе потребовалось решение следующих задач:

• разработать статические и динамические модели активных элементов smart grid;

• разработать метод комплексного моделирования режимов ИЭЭСААС, питающих электротяговые нагрузки;

• выполнить математическое моделирование режимов СЭЖД, оснащенных установками регулируемой компенсации реактивной мощности и вольто-добавочными трансформаторами, подтверждающее эффективность применения этих устройств в тяговых сетях;

• предложить методику и алгоритмы анализа повреждаемости электрооборудования СЭЖД;

• разработать методику моделирования рельсовых цепей многопутных участков железных дорог с учетом влияния активных элементов smart grid.

Объект исследований. Система электроснабжения железной дороги переменного тока, построенная с использованием технологий smart grid для

1 Выработка ЭЭ в СЭЖД может осуществляться на основе установок собственной (распределенной) генерации.

управления процессами производства, передачи, распределения, преобразования и потребления электроэнергии.

Предмет исследований. Методы управления технологическими процессами выработки, передачи, распределения, преобразования и потребления электроэнергии на основе технологий интеллектуальных сетей {smart grid).

Методы исследования рассмотренных в диссертации задач базируются на математическом моделировании режимов сложных электроэнергетических систем и систем тягового электроснабжения с использованием аппарата теории автоматического управления, многомерных статистических методов, линейной алгебры, теории функций многих переменных.

Для проведения вычислительных экспериментов использовались комплекс программ «FAZONORD-Качество», разработанный в ИрГУПСе и модернизированный в части реализации моделирования режимов СЭЖД, построенных с использованием технологий smart grid, а также пакет SimPowerSystem системы Matlab.

Научную новизну составляют следующие результаты, выносимые на защиту:

• алгоритм комплексного моделирования режимов интеллектуальных ЭЭС, питающих электротяговые нагрузки, отличающийся тем, что в его основу положено совместное использование имитационных и динамических моделей активных элементов smart grid, применяемых для управления режимами выработки, передачи, распределения, преобразования и потребления электроэнергии

• статические и динамические модели активных элементов smart grid, отличающиеся применимостью в задачах управления режимами СЭЖД с активно-адаптивными сетями; оригинальная методика моделирования режимов СЭЖД, оснащенных различными типами активных устройств, используемых в технологиях smart grid для управления технологическими процессами выработки, передачи, распределения, преобразования и потребления ЭЭ.

• методика и компьютерные технологии анализа повреждаемости элек-

трооборудования СЭЖД, отличающиеся от известных применением многомерных статистических методов и учетом размытости факторного пространства на основе алгоритмов нечеткой кластеризации;

• методика моделирования рельсовых цепей, отличающая корректным учетом электромагнитного влияния контактной сети (КС) и путевых дроссель-трансформаторов, обеспечивающая получение реального токораспределения в рельсовых нитях многопутных участков и применимая для расчета режимов интеллектуальных систем электропитания устройств сигнализации, централизации и автоблокировки (СЦБ) железных дорог.

Достоверность н обоснованность полученных в диссертационной работе научных результатов подтверждена их сравнением в сопоставимых случаях с результатами расчетов, выполненных с помощью промышленных программ, прошедших полномасштабную практическую апробацию, а также с данными замеров в реальных системах электроснабжения железных дорог Восточной Сибири.

Практическая значимость полученных результатов исследований состоит в решении актуальных научно-технических задач, связанных с управлением технологическими процессами в системах электроснабжения железных дорог, а также с повышением энергоэффективности и качества электроэнергии в СЭЖД переменного тока. Результаты исследований, полученные в диссертационной работе, позволяют решать следующие задачи, актуальные при проектировании и эксплуатации СЭЖД:

• моделирование режимов СЭЖД с учетом активных устройств smart

grid\

• рациональный выбор комплекса интеллектуальных средств автоматического управления режимами на тяговых подстанциях и постах секционирования контактной сети СЭЖД переменного тока;

• стабилизация уровней напряжения на токоприемниках ЭПС, снижение потерь электроэнергии и уравнительных токов, а также уменьшение несимметрии и гармонических искажений в электрических сетях высокого напряже-

ния, питающих тяговые подстанции.

Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационных исследований в виде практических рекомендаций по внедрению интеллектуальных технологий электроснабжения использованы в структурном подразделении «Трансэнерго» - Восточно-Сибирской дирекции по энергообеспечению ОАО «РЖД» при разработке перспективных схем построения автоматизированных систем контроля и учета электропотребления и в ВосточноСибирской дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД» при разработке программы повышения энергоэффективности Восточно-Сибирской железной дороги на 2012 - 2016 гг., а также при разработке мероприятий по повышению качества электрической энергии в электрических сетях, осуществляющих электроснабжение тяговых подстанций Байкало - Амурской железнодорожной магистрали.

Материалы диссертации используются в учебном процессе в Иркутском государственном университете путей сообщения.

Апробация работы. Результаты, полученные на основе проведенных в диссертации исследований, докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Транспортная инфраструктура Сибирского региона», г. Иркутск, 2009, 2011, 2012 гг.; международной научно-практической конференции «Транспорт-2010», г. Ростов-на-Дону, 2010 г.; всероссийских научно-практических конференциях международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири», г. Иркутск, 2010, 2012 гг.; XVII Байкальской всероссийской конференции с международным участием «Информационные и математические технологии в науке и управлении», г. Иркутск, 2012 г.; совместных научных семинарах НИ ИрГТУ (г. Иркутск) и университета Отто фон Герике (г. Магдебург) по направлению «Интеллектуальные сети {Smart Grid) для эффективной энергетической системы будущего» в мае и октябре 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в

том числе пять статей в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов диссертационных исследований. Положения, составляющие новизну и выносимые на защиту, получены лично автором.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка из 131 наименования и приложения. Общий объем диссертации 170 страниц, в тексте содержится 152 рисунка и 18 таблиц. В приложении приведены акты о внедрении.

Диссертационная работа выполнена в рамках плана научных исследований по направлению «Интеллектуальные сети {Smart Grid) для эффективной энергетической системы будущего», проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 220 от 09.04.2010 г. Договор № 11 .G34.31.0044 от 27.10.2011.

Во введении обосновывается актуальность научных исследований по созданию математических моделей систем электроснабжения железных дорог в задачах управления технологическими процессами с применением технологий smart grid, направленных на повышение энергоэффективности и качества электроэнергии. Сформулированы цели и основные задачи диссертационной работы, определена научная и практическая ценность результатов, дана краткая характеристика основных разделов диссертации.

В первой главе проведен анализ объекта управления - системы электроснабжения магистральной железной дороги переменного тока. Описаны технологические процессы производства, передачи, распределения, преобразования и потребления ЭЭ. Проанализированы особенности режимов работы СЭЖД, учет которых необходим при разработке системы управления, основанной на использовании технологий smart grid. С учетом выявленных особенностей сформулированы цели и задачи управления режимами. Показано, что, на основе применения технологий smart grid возможно достижение более высокого качества функционирования, переход к которому требует предварительного анализа существующих уровней надежности и повреждаемости обо-

рудования СЭЖД. Выявлено, что на основе кластерного анализа повреждаемости электрооборудования СЭЖД возможна реализация рациональной стратегии модернизации. Отмечено, что выполнение однозначной кластеризации является достаточно жестким требованием, особенно для слабо структурируемой задачи классификации данных о повреждаемости оборудования тяговых подстанций. Показано, что методы нечеткой кластеризации позволяют ослабить это требование за счет введения нечетких кластеров и соответствующих им функций принадлежности.

Сформулированы цели управления режимами СЭЖД на основе технологий smart grid. Описаны технические средства, которые можно использовать для управления режимами СЭЖД.

Во второй главе приведено описание разработанных в диссертации моделей активных элементов smart grid. Описан разработанный в ходе диссертационных исследований алгоритм комплексного моделирования интеллектуальных СЭЖД, который может эффективно использоваться при решении задач проектирования и эксплуатации СЭЖД, построенных с использованием технологий smart grid. Предложена методика моделирования путевых дроссель-трансформаторов, применимая для расчета режимов интеллектуальных систем электропитания устройств СЦБ железных дорог переменного тока;

В третьей главе описаны результаты компьютерного моделирования реальных СЭЖД, подтверждающие эффективность применения технологий интеллектуальных сетей в СЭЖД. Показано, что на основе использования по-фазно регулируемых устройств FACTS и вставок постоянного тока возможно решение проблемы снижения несимметрии и гармонических искажений в системах внешнего электроснабжении железных дорог переменного тока. Приведены результаты моделирования, подтвердившие, что применение установок регулируемой компенсации, выполненных по технологиям FACTS, приводит к уменьшению реактивного электропотребления и снижает отклонения напряжений на токоприемниках электровозов. Описаны результаты моделирования

СЭЖД, оснащенных вольтодобавочными тяговыми трансформаторами и агрегатами, разработанными в УрГУПСе.

В заключении по диссертационной работе отмечается, что на основании проведенных диссертационных исследований решена задача создания методов и алгоритмов моделирования режимов систем электроснабжения железных дорог переменного тока, построенных с использованием технологий smart grid для решения задач управления технологическими процессами выработки, передачи, распределения, преобразования и потребления электроэнергии в СЭЖД. При этом получены следующие научные результаты:

• на основе системного анализа особенностей режимов СЭЖД переменного тока показана необходимость их учета при разработке методов и средств управления режимами на основе технологий smart grid;

• система тягового электроснабжения железной дороги переменного тока представляет собой сложную нелинейную динамическую многоуровневую структуру, что создает трудности, связанные с непрерывным изменением не только численных значений коэффициентов, но и структуры реализуемой модели, вызванном тяговыми нагрузками, перемещающимися в пространстве; наличие активных элементов, использующихся в технологиях smart grid, еще более усложняет формирование адекватных моделей активно-адаптивных сетей, питающих электротяговые нагрузки; для преодоления указанных затруднений предложено использовать методы декомпозиции; при этом моделирование разбивается на два этапа, в каждом из которых используются разные модели; на первом этапе применяется технология имитационного моделирования, результаты которого затем используются при построении динамических моделей;

• концепция smart grid может быть интерпретирована как создание систем электроснабжения с повышенным качеством функционирования; для планирования работ по его достижению необходимо выполнить анализ существующего уровня повреждаемости электрооборудования; такой анализ необходим из-за наличия значительной доли аппаратов и устройств, отработавших

нормативный ресурс; анализ повреждаемости позволит осуществить планирование очередности модернизации объектов, рациональной организации технического обслуживания и ремонта устройств электроснабжения, обоснования потребности в структурных резервах;

• на основе кластерного анализа повреждаемости электрооборудования СЭЖД возможна реализация рациональной стратегии технического обслуживания и модернизации; выполнение однозначной кластеризации является достаточно жестким требованием, особенно для слабо структурируемой задачи классификации данных о повреждаемости оборудования тяговых подстанций; методы нечеткой кластеризации позволяют ослабить это требование за счет введения нечетких кластеров и соответствующих им функций принадлежности;

• предложенные статические и динамические модели активных устройств smart grid применимы для решения практических задач, возникающих при формировании активно-адаптивных электрических сетей, питающих тяговые подстанции железных дорог переменного тока;

• разработанный в ходе диссертационных исследований алгоритм комплексного моделирования интеллектуальных СЭЖД может эффективно использоваться при решении задач проектирования и эксплуатации СЭЖД, построенных с использованием технологий smart grid;

• предложенная методика моделирования путевых дроссель-трансформаторов применима для расчета режимов интеллектуальных систем электропитания устройств СЦБ железных дорог переменного тока;

• на основе использования пофазно регулируемых устройств FACTS и вставок постоянного тока возможно решение проблемы снижения несимметрии и гармонических искажений в системах внешнего электроснабжении железных дорог переменного тока;

• применение установок регулируемой компенсации, выполненных по технологиям FACTS, приводит к уменьшению реактивного электропотребления и снижает отклонения напряжений на токоприемниках электровозов;

• вольтодобавочный тяговый трансформатор (ВДТ), разработанный в УрГУПСе, характеризуется примерно в полтора раза пониженной несимметрией токов первичной обмотки по сравнению со стандартным трансформатором; при одинаковых параметрах вольтодобавочный трансформатор с разомкнутым треугольником имеет на 12 % пониженную мощность;

• вольтодобавочный агрегат (ВДА), разработанный в УрГУПСе и включающий однофазный вольтодобавочный трансформатор, а также регулируемые реакторы, позволяет обеспечить снижение несимметрии по сравнению со стандартной схемой примерно на 30%.

• применение фазосдвигающего вольтодобавочного устройства позволяет подобрать оптимальную фазу добавочного напряжения и использовать это устройство для снижения уравнительных токов; такое устройство может оказаться эффективнее вольтодобавочного агрегата.

Основные результаты диссертационных исследований в виде практических рекомендаций по размещению интеллектуальных устройств электроснабжения переданы в Восточно-Сибирскую дирекцию инфраструктуры ОАО «РЖД». Материалы диссертации используются в учебном процессе в Иркутском государственном университете путей сообщения.

При работе над диссертацией автор пользовался научными консультациями доктора технических наук, профессора Закарюкина В.П.

• производство, транспорт, распределение и потребление электроэнергии происходит практически в единовременно, поэтому ЭЭС и СЭС, отдельные звенья которых могут быть удалены друг от друга на сотни километров, объединены в единый сложный механизм;

• ЭЭС и СЭС характеризуются быстротой протекания переходных процессов: волновые процессы совершаются в тысячные доли секунды, электромагнитные процессы - в десятые доли секунд;

• электроэнергетика обеспечивает ЭЭ все отрасли промышленности, транспорт, связь, отличающиеся технологиями производства, способами преобразования ЭЭ, многообразием электроприемников;

• имеет место значительная временная неравномерность производства и потребления энергии.

Быстрота протекания процессов в ЭЭС и СЭС требует обязательного применения автоматических устройств: аппаратов релейной защиты, автоматических регуляторов, устройств автоматического управления. Правильный выбор и настройку этих устройств возможно выполнить только при учете работы всей системы как единого целого.

ЭЭС и СЭС включают элементы, которые можно подразделить на три вида [4]:

• силовые элементы — генераторные агрегаты, осуществляющие преобразование первичных ТЭР в электроэнергию; трансформаторы и выпрямительные установки, посредством которых производится изменение параметров тока и напряжения; линии электропередач (ЛЭП), выполняющие передачу электроэнергии; коммутирующая аппаратура, с помощью которой производится включение или отключение отдельных элементов ЭЭС (СЭС);

• измерительные устройства, к которым можно отнести трансформаторы тока и напряжения, на основе которых осуществляется подключение электроизмерительных приборов, а также средств контроля и управления к высоковольтным и многоамперным цепям;

• средства контроля и управления, к которым относятся устройства релейной защиты, а также автоматические регуляторы, системы телемеханики и связи.

Состояние ЭЭС (СЭС) в заданный момент времени или на определенном временном интервале называется режимом, который характеризуется вектором параметров, включающем величины напряжений, мощностей и токов элементов, а также частоты. Этот вектор характеризует технологические процессы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии. Если параметры режима неизменны во времени, то режим ЭЭС называется установившимся, если происходит их вариация — то переходным. Понятие установившегося режима является условным, так как всегда имеют места вариации, вызванные малыми колебаниями нагрузки.

Основная задача ЭЭС и СЭС состоит в экономичном и надежном электроснабжении потребителей без перегрузок основных элементов и обеспечении нормативного качества ЭЭ. Указанным требованиям должны отвечать нормальные установившиеся режимы работы ЭЭС и СЭС. Допускается работа ЭЭС в утяжеленных режимах, которые характеризуются меньшими уровнями надежности, наличием перегрузок отдельных элементов и ухудшением качества электроэнергии, не выходящим за допустимые пределы. Наиболее опасными являются аварийные режимы, вызванные короткими замыканиями и разрывами цепей передачи электроэнергии. Для предотвращения аварий и прекращения их развития применяются средства автоматического и оперативного управления. После ликвидации аварии ЭЭС (СЭС) переходит в послеава-рийный режим, который отличается пониженной экономичностью и не полностью отвечает требованиям надежности и качества ЭЭ. Он допускается на ограниченное время для последующего перехода к нормальному режиму.

Эффективная работа ЭЭС (СЭС) невозможна без управления всеми видами режимов. При этом для разных режимов задачи управления существенно различаются:

• для нормальных режимов задачи управления состоят в обеспечении экономичного и надежного электроснабжения потребителей при высоком качестве ЭЭ;

• для утяжеленных режимов эти задачи заключаются также в обеспечении надежного электроснабжения, но при наличии допустимых перегрузок основных элементов, некотором снижении экономичности и ухудшении показателей качества ЭЭ;

• для аварийных режимов посредством управления достигается локализация аварии и ликвидация ее последствий;

• цель управления в послеаварийных режимов состоит в быстром и надежном переходе к нормальному установившемуся режиму;

Переходный режим ЭЭС (СЭС) представляет собой набор процессов с различной скоростью протекания (рис. 1.2):

• волновые-1... 100 мкс, рис. 1.3 [52], 1.4 [108];

• электромагнитные - 10...500 мс, рис. 1.5;

• электромеханические - 0,1... 10 с, рис. 1.6 [75];

• длительные электромеханические - от нескольких минут до десятков минут;

• теплоэнергетические процессы в генерирующих агрегатах электростанций, рис. 1.7 [22].

Различная скорость протекания указанных процессов рассматривать их по отдельности, упрощая математическое описание ЭЭС (СЭС). При анализе волновых процессов ЛЭП можно не учитывать изменение скоростей роторов генераторов, так как за время протекания этих процессов их можно считать постоянными. Расчеты электромагнитных процессов допустимо проводить, рассматривая ЛЭП как элементы с сосредоточенными параметрами и также не учитывать изменения скоростей вращения роторов электрических машин. При рассмотрении электромеханических процессов можно не учитывать динамические свойства статических элементов ЭЭС, но учет изменений скоростей роторов является обязательным.

1000

500

0 25 50 75 100

Рис. 1.4. Многократные отражения волн напряжения в симметричной трехпроводной системе, вызванные посылкой одиночного импульса тока на передающем конце: длина опытной линии 3.8 км; напряжение 66 кВ

Рис. 1.5. Электромагнитный переходный процесс при коротком замыкании (КЗ):

1к - полный ток КЗ; / - периодическая слагающая; га - апериодическая слагающая

Управление режимами ЭЭС осуществляется оперативным персоналом, а также автоматическими регуляторами и устройствами противоаварийной автоматики, которые в настоящее время построены на основе микропроцессоров. Настройка автоматических систем управления производится так, чтобы обеспечить экономичность работы ЭЭС (СЭС) и нормативные показатели качества отпускаемой потребителям электроэнергии.

Для ЭЭС и СЭС как объектов управления характерны наличие большого числа сложных связей между многочисленными элементами и целевая направленность процесса функционирования.

На современном этапе возникла настоятельная потребность модернизации методов и средств управления процессами в электроэнергетике и переход к новой технологической платформе, основанной на концепции интеллектуальных электрических сетей {smart grid). Конкретная реализация этой концепции в РФ получила название: интеллектуальные ЭЭС с активно-адаптивными сетями. При этом основное внимание уделяется следующим вопросам [31]:

- развитию методов и созданию современных систем управления ЭЭС в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах;

- созданию гибких интерфейсов на стыках с потребителями ЭЭ с разработкой подходов по структурированию последних; формированию интерфейсов на стыках основной и распределительных сетей;

- обеспечению высоких уровней информационной безопасности;

- развитию распределённой генерации, включая построение виртуальных электростанций (VPP);

- управлению качеством ЭЭ и надёжностью электроснабжения потребителей;

- управлению спросом на ЭЭ (<demand response);

- построению интеллектуальных микросетей {micro grid).

ИЭЭС ААС представляет собой энергосистему нового поколения, основанную на мультиагентных технологиях управления. При этом основная цель управления состоит в обеспечение эффективного использования всех ресурсов

для надёжного, качественного и эффективного электроснабжения путем гибкого взаимодействия всех видов генерации, электрических сетей и потребителей на основе современных технологических средств и единой интеллектуальной иерархической системы управления [31].

В ИЭЭС ААС предполагается достижение следующих ключевых ценностей:

- достаточность энергетических услуг надлежащего качества;

- совместная работа систем централизованного и децентрализованного электроснабжения при обеспечении высоких уровней резервирования и надёжности

- доступность предоставления услуг электроснабжения в соответствии с экономически обоснованным спросом.

Интеллектуальные ЭЭС с активно-адаптивными сетями должны обеспечивать решение следующих задач:

• формирование гибких интерфейсов «генератор - сеть» и «потребитель - сеть»;

• повышение энергоэффективности на основе ситуационного управления нагрузками с максимальным учётом требований потребителей;

• регулирование процессов обмена мощностями на основе управления активными элементами ААС и объектами генерации с использованием новой сетевой топологии;

• реализацию адаптивной реакции ЭЭС в режиме реального времени на базе сочетания централизованного и местного управления в нормальных и аварийных режимах;

• освоение современных информационных технологий для оценки ситуаций и выработки оперативных и долговременных решений;

• расширение рыночных возможностей путём взаимного оказания широкого спектра услуг субъектами рынка и инфраструктурой [31].

• создание всережимных on-line систем, оптимизирующих нормальные режимы ЭЭС, выявляющих недопустимые отклонения и включающих проти-воаварийную автоматику.

В последние годы широкое применение при производстве электроэнергии получают установки распределенной генерации, что приводит к изменению технологий управления передачей и распределением ЭЭ и структуры распределительных сетей. Возникающие при этом проблемы могут быть решены на основе создания интеллектуальных сетей, имеющих функции самодиагностики и автоматизированного принятия решений по управлению режимами [54, 59]. Наиболее точное определение концепции smart grid дано в работе [124], в которой под smart grid понимается полностью саморегулируемая и самовосстанавливающаяся ЭЭС, имеющая сетевую топологию и включающая в себя следующие элементы:

• традиционные источники энергии, а также установки РГ, выполненные в том числе на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии;

• электрические сети;

• все виды промышленных, транспортных и коммунально-бытовых потребителей ЭЭ.

Управление режимами работы такой сетью осуществляется на основе единой информационной сети в режиме реального времени.

Структура интеллектуальной системы электроснабжения магистральной железной дороги показана на рис. 1.10.

ИСЭЖД включает в свой состав следующие сегменты:

• развитые комплексы, обеспечивающие мониторинг состояния электрооборудования, включая устройства, работающие в режиме on line;

• автоматические устройства управления, построенные на основе цифровых технологий;

• обеспечение высокой надежности электроснабжения тяги поездов, а также нетяговых и нетранспортных потребителей;

• минимизацию потерь электроэнергии, а также издержек на эксплуатацию СЭЖД;

• улучшение качества электроэнергии в СЭЖД, а также на границах раздела с питающей энергосистемой.

Система электроснабжения железной дороги переменного тока, структурная схема которой представлена на рис. 1.11, может быть отнесена к классу больших сложных технических систем.

Район электроснабжения нетяговых потребителей -VI1. РЭС 1

Система тягового электроснабжения

стэ

¿тп1 |ТП2 .таз

МПЗ-4

ЭПС1

-Т—1

|ЭПС2

'эпсз

ЭПС4

Поток ЭЭ от источников ЭЭС Энергия рекуперации

I $■

Район электроснабжения нетяговых потребителей № 2. РЭС 2

Район электроснабжения нетяговых потребителей Л» л. РЭС я

Рис. 1.11. Структурная схема СЭЖД переменного тока:

СТЭ - система тягового электроснабжения; РЭС - район электроснабжения нетяговых потребителей; МПЗ - межподстанционная зона; ТП - тяговая подстанция; ЭПС - электроподвижной состав

СЭЖД представляет собой объединение трех подсистем, каждая из которых может также рассматриваться как большая сложная техническая система:

я ( ) *=1

где 8£Е} - электроэнергетическая система или ее часть, примыкающая к тяговым подстанциям рассматриваемой СЭЖД; = - система тягово-

го электроснабжения (СТЭ); - к -й район электроснабжения нетяговых и

нетранспортных потребителей; - СТЭ с тяговой сетью 25 кВ, рис. 1.12;

^те 5) ~ автотрансформаторная СТЭ 2><25 кВ, рис. 1.13.

I и ш

А T4i в U.el С иск lc|i А и.А4 в| с UBJ Ucl IBK Ici A UA I ia|î ïtl 4

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Алексеенко, Владимир Александрович

Основные результаты диссертационных исследований в виде практических рекомендаций по внедрению интеллектуальных технологий электроснабжения переданы в структурное подразделение «Трансэнерго» - Восточно-Сибирскую дирекцию по энергообеспечению ОАО «РЖД» и в ВосточноСибирскую дирекцию инфраструктуры ОАО «РЖД».

Материалы диссертации используются в учебном процессе в Иркутском государственном университете путей сообщения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных диссертационных исследований решена актуальная научно-практическая задача создания методов и алгоритмов моделирования режимов систем электроснабжения железных дорог переменного тока, построенных с использованием технологий smart grid для решения задач управления технологическими процессами выработки, передачи, распределения, преобразования и потребления электроэнергии в СЭЖД. При этом получены следующие научные результаты:

• на основе системного анализа особенностей режимов СЭЖД переменного тока показана необходимость их учета при разработке методов и средств управления режимами на основе технологий smart grid;

• система тягового электроснабжения железной дороги переменного тока представляет собой сложную нелинейную динамическую многоуровневую структуру, что создает трудности, связанные с непрерывным изменением не только численных значений коэффициентов, но и структуры реализуемой модели, вызванном тяговыми нагрузками, перемещающимися в пространстве; наличие активных элементов, использующихся в технологиях smart grid, еще более усложняет формирование адекватных моделей активно-адаптивных сетей, питающих электротяговые нагрузки; для преодоления указанных затруднений предложено использовать методы декомпозиции; при этом моделирование разбивается на два этапа, в каждом из которых используются разные модели; на первом этапе применяется технология имитационного моделирования, результаты которого затем используются при построении динамических моделей;

• концепция smart grid может быть интерпретирована как создание систем электроснабжения с повышенным качеством функционирования; для планирования работ по его достижению необходимо выполнить анализ существующего уровня повреждаемости электрооборудования; такой анализ необходим из-за наличия значительной доли аппаратов и устройств, отработавших нормативный ресурс; анализ повреждаемости позволит осуществить планиро

159 вание очередности модернизации объектов, рациональной организации технического обслуживания и ремонта устройств электроснабжения, обоснования потребности в структурных резервах;

• на основе кластерного анализа повреждаемости электрооборудования СЭЖД возможна реализация рациональной стратегии технического обслуживания и модернизации; выполнение однозначной кластеризации является достаточно жестким требованием, особенно для слабо структурируемой задачи классификации данных о повреждаемости оборудования тяговых подстанций; методы нечеткой кластеризации позволяют ослабить это требование за счет введения нечетких кластеров и соответствующих им функций принадлежности;

• предложенные статические и динамические модели активных устройств smart grid применимы для решения практических задач, возникающих при формировании активно-адаптивных электрических сетей, питающих тяговые подстанции железных дорог переменного тока;

• разработанный в ходе диссертационных исследований алгоритм комплексного моделирования интеллектуальных СЭЖД может эффективно использоваться при решении задач проектирования и эксплуатации СЭЖД, построенных с использованием технологий smart grid\

• предложенная методика моделирования путевых дроссель-трансформаторов применима для расчета режимов интеллектуальных систем электропитания устройств СЦБ железных дорог переменного тока;

• на основе использования пофазно регулируемых устройств FACTS и вставок постоянного тока возможно решение проблемы снижения несимметрии и гармонических искажений в системах внешнего электроснабжении железных дорог переменного тока;

• применение установок регулируемой компенсации, выполненных по технологиям FACTS, приводит к уменьшению реактивного электропотребления и снижает отклонения напряжений на токоприемниках электровозов;

• вольтодобавочный тяговый трансформатор (ВДТ), разработанный в

УрГУПСе, характеризуется примерно в полтора раза пониженной несимметрией токов первичной обмотки по сравнению со стандартным трансформатором; при одинаковых параметрах вольтодобавочный трансформатор с разомкнутым треугольником имеет на 12 % пониженную мощность;

• вольтодобавочный агрегат (ВДА), разработанный в УрГУПСе и включающий однофазный вольтодобавочный трансформатор, а также регулируемые реакторы, позволяет обеспечить снижение несимметрии по сравнению со стандартной схемой примерно на 30%.

• применение фазосдвигающего вольтодобавочного устройства позволяет подобрать оптимальную фазу добавочного напряжения и использовать это устройство для снижения уравнительных токов; такое устройство может оказаться эффективнее вольтодобавочного агрегата.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Алексеенко, Владимир Александрович, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алексеенко В.А., Крюков A.B. Применение статистических методов для анализа повреждаемости устройств электроснабжения железных дорог // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 1 (29). 2011. С. 101-105.

2. Алексеенко В.А., Пузииа ЕЛО. Анализ повреждений измерительных трансформаторов на тяговых подстанциях ВСЖД // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. Иркутск. Т. 2. 2009. С. 4-9.

3. Алексеенко В.А. Использование технологий smart grid в электротяговых сетях // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. Иркутск. Т. 2. 2012. С. 4-9.

4. Аметистов Е. В. Основы современной энергетики. Курс лекций для менеджеров энергетических компаний Текст. / Е. В. Аметистов. - М. : Моск. энерг. ин-т, 2004. - 432 с.

5. Аржанников Б.А., Григорьев Ф.В., Пышкин A.A. Регулируемый трансформаторный агрегат электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ // Электрификация и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на железнодорожном транспорте. СПб., 2009. С.32-40.

6. Патент РФ № 47512 на полезную модель, МПК Н02Р 13/06, H01F 29/02. Трансформаторный агрегат с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока / Аржанников Б.А., Пышкин A.A., Григорьев В.Ф. Заявлено 11.05.2005, опубликовано 10.08.2005, БИ № 22, 2005.

7. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость. М.: УМК МПС, 2002. 638 с.

8. Бородулин Б.М., Герман Л.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог переменного тока. М.: Транспорт, 1976. 136 с.

9. Бочев A.C., Осипов В.А. Электрически скомпенсированная тяговая сеть. -Транспорт, 2007. - 4.2. - Ростов-на-Дону: РГУПС, 2007. - С. 257-262.

10. Бочев A.C., Финочснко Т.Э. Модернизация линий продольного электроснабжения два провода - рельсы. - Вестник РГУПС. - № 4. - 2006. - С. 87-90.

11. Брянцев A.M., Долгополов А.Г., Лурье А.И. и др. Трехфазный шунтирующий управляемый реактор мощностью 100 МВА, 220 кВ на подстанции Чита МЭС Сибири // Электротехника. № 1. 2003. С. 22-30.

12. Брянцев М.А., Базылев Б.И., Лурье А.И., Райченко М.О. Высоковольтные статические компенсаторы реактивной мощности 110-1150 кВ: новая инновационная разработка для FACTS-технопопт и «интеллектуальных» электрических сетей // Энергоэксперт. №4. 2012.

13. Быкадоров А. Л., Жуков А. В. Математическое моделирование динамики электрических процессов в системе тягового электроснабжения // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. Ростов-на-Дону: РГУПС, 2010. №3. С. 141145.

14. Быкадоров А. Л., Жуков А. В. Моделирование динамических процессов в системе электрической тяги железных дорог // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. Ростов-на-Дону: РГУПС, 2010. №4. С. 98-102.

15. Вариводов В.Н. Высоковольтная электротехника: реальность и перспективы // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. №4 -Москва, 2003 С. 2-7.

16. Вариводов В.Н., Козлов М.В., Новиков Н.Л., Шакарян Ю.Г. Новые технологии для российский энергетических компаний // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. №4 - Москва, 2008 С. 2-8.

17. Веников В. А., Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 272 с.

18. Веников, В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. - М.: Высшая школа, 1978. - 415 с.

19. Виспщев А.Н. Качество электрической энергии и электромагнитная совмести-

мость в электроэнергетических системах. - Иркутск, 1997. - 4.1. - 187 с.

20. Войтов О.Н., Воропай Н.И., Гамм А.З. Анализ неоднородностей электроэнергетических систем. - Новосибирск: Наука, - 256 с.

21. Войтов О.Н., Крюков A.B. Повышение надежности электроснабжения западного участка Байкало-Амурской железнодорожной магистрали // Энергосистема: управление, качество, безопасность. Екатеринбург, 2001. С. 199-203.

22. Галашов H.H. Технологические процессы выработки электроэнергии на ТЭС и ГЭС. - Томск: ТПУ, 2010. - 90 с.

23. Гамм А.З. Вероятностные модели режимов электроэнергетических систем. Новосибирск, Наука, 1992.

24. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. - СПб.: КОРОНА принт, 2001. - 320., ил.

25. Герман JI.A., Шелом И.А. Продольная компенсация в устройствах энергоснабжения // Электрическая и тепловозная тяга. 1975. № 6. С. 16-18.

26. Глускин И.З., Дмитриева Г.А., Мисриханов М.Ш. и др. Сверхпроводниковые токоограничивающие устройства и обмотками индуктивные накопители энергии для электроэнергетических систем. М: Энергоатомиздат. 2002. 373 с.

27. Гончуков В.В., Горнштейн В.М., Крумм JI.A. и др. Автоматизация управления энергообъединениями. М.: Энергия, 1979.-432 с.

28. Гоппе Г.Г., Лащснов P.A. Исследование возможностей энергосбережения в городском электрическом транспорте // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар. уч-ем «Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири», - Иркутск, ИрГТУ, 2002 - с. 103-105.

29. Гоппе Г.Г. Алгоритм энергосберегающего управления асинхронным двигателем (АД) при изменении нагрузки вниз от оптимальной // Современные технологии, системный анализ, моделирование, ИрГУПС №2 (22) - Иркутск, 2009 - с. 137-143.

30. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М. 1998.

31. Дементьев Ю.А., Бердников Р.Н., Моржин Ю.И., Шакарян Ю.Г. Концепция интеллектуальной электроэнергетической системы России с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС) // XII Всемирный электротехнический конгресс. Сборник докладов. М., 2011, -С. 76-91.

32. Дементьев Ю.А., Кочкин В.И, Иднатуллов P.M. и др. Применение статических компенсаторов для регулирования напряжения на подстанциях 330 и 500 кВ // Электрические станции. № 5. 2003. С. 31-36.

33. Дорофеев В.В. «Умные» сети в электроэнергетике. -URL: http: //www.energyland.info/analitic-show-45305. Дата обращения 13.09.2011.

34. Дорофеев В.В., Макаров A.A. Активно-адаптивная сеть - новое качество ЕЭС России // Энергоэксперт. № 4. 2009. С. 29-34.

35. Дынькин Б.Е. Аварийные режимы работы тяговых сетей переменного тока, основные причины отказов защит и мероприятий по повышению надежности защит тяговой сети // Тезисы докладов на науч.-техн. совете МПС (секция электрификации). - М. :МПС, 1989.-С. 4-6.

36. Дьяконов В.П., Пеньков A.A. MATLAB и Simulink в электроэнергетике: Справочник. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009. - 816 е., ил.

37. Жежеленко И.В., Саенко Ю.А., Горшншч A.B. Влияние качества электроэнергии на сокращение срока службы и снижение надежности электрооборудования // Электрика. № 3. 2008. С. 14-21.

38. Закарюкин В.П., Крюков A.B., Алсксеенко В.А. Моделирование активных элементов SMART GRID II Информационные и математические технологии в науке и управлении. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2012.194-202.

39. Закарюкин В.П., Крюков A.B., Алексеенко В.А. Моделирование путевых дроссель-трансформаторов при расчете режимов рельсовых цепей // Транспортная инфра-

структура Сибирского региона. Иркутск: ИрГУПС. Т.1. С. 551-555.

40. Закарюкин В.П., Крюков A.B., Алскссенко В.А. Моделирование устройств FACTS в фазных координатах // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири. Иркутск: ИрГТУ. 2012. С. 358-364.

41. Закарюкнн В.П., Крюков A.B., Молшг Н.И. Проблемы электроснабжения Байкало-Амурской магистрали и возможности их решения // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 3(15). 2007. С. 111-114.

42. Закарюкин В.П., Крюков A.B., Ушаков В.А., Алскссенко В.А. Использование устройств FACTS в системах внешнего электроснабжения железных дорог // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 1(33). 2012. С. 267-274.

43. Закарюкнн В.П., Крюков A.B., Ушаков В.А., Алскссенко В.А. Оперативное управление в системах электроснабжения железных дорог: монография / под редакцией A.B. Крюкова. - Иркутск: ИрГУПС, 2012.- 129 с.

44. Закарюкин В.П., Крюков A.B. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2005. - 273 с.

45. Закарюкин В.П., Крюков A.B. Имитационное моделирование системы тягового электроснабжения 94 кВ с симметрирующими трансформаторами. - Вестник ВНИИЖТ. -2005.-№5.-С. 12-17.

46. Закарюкин В.П., Крюков A.B. Имитационное моделирование систем тягового электроснабжения. - Иркутск: ИрГУПС, 2007. - 124 с.

47. Иванов Т.В., Иванова С.Н., Логинов E.JI. и др. Интеллектуальная электроэнергетика. Стратегический тренд международной конкурентоспособности России в XXI веке. М.: Спутник+, 2012. 304 с.

48. Идельчик В.И. Расчеты и оптимизация режимов электрических сетей и систем. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 288 с.

49. Идельчик В.И. Расчеты установившихся режимов электрических систем. М.: Энергия, 1977. 189 с.

50. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989.

592 с.

51. Иньков Ю.М., Мамошин P.P. Проблема электромагнитной совместимости статических преобразователей электрической энергии в системах электроснабжения. М., Ин-формэлектро, 1982. 72 с.

52. Кадомскап К.П., Лавров Ю.А., Рейхердт А. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - 319 с.

53. Ким Дж.-О., Миллер Ч.У., Клекк У.Р. и др. Факторный, дискриминантный и кластерный анализы. М.: Финансы и статистика, 1989. 215 с.

54. Кобец Б.Б., Волкова И.О. Инновационное развитие электроэнергетики на базе концепции smart grid. М.: ИАЦ, 2010. 208 с.

55. Косарев А.Б. Основы теории электромагнитной совместимости систем тягового электроснабжения переменного тока. - М: Интекст, 2004. - 272 с

56. Котельников, A.B. Энергетическая стратегия железных дорог России [Электронный ресурс]. - Железные дороги мира. - № 2. - 2005. - http://www.css-mps.ru/zdm/index.html

57. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000.

58. Кочкин В.И., Шакарпн Ю.Г. Применение гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока в энергосистемах. М: ТОРУС ПРЕСС 2011. 312 с.

59. Крюков A.B., Алексеенко В.А. Повышение эффективности оперативного управления в системах тягового электроснабжения // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 4(32). С. 158-164.

60. Крюков A.B., Закарюкин В.П., Абрамов H.A. Ситуационное управление режимами систем тягового электроснабжения: монография. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та

путей сообщения. 2010. 123 с.

61. Крюков A.B., Закаргокии В.П., Алсксееико В.А. Анализ повреждаемости электрооборудования тяговых подстанций на основе многомерных статистических методов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 1 (21). 2009. С. 99-102.

62. Крюков A.B., Закарюкии В.П., Алсксееико В.А. Моделирование активных элементов интеллектуальных сетей в фазных координатах // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 2 (34). 2012. С. 99-105.

63. Крюков A.B., Закарюкии В.П., Арсентьев М.О. Подключение установок распределенной генерации к технологическим ЛЭП железнодорожного транспорта // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири. Иркутск: ИрГТУ, 2009. - С. 364-369.

64. Крюков A.B., Закарюкии В.П., Арсентьев М.О. Свойства и характеристики систем распределенной генерации для электроэнергетики железнодорожного транспорта // Энергосбережение: технологии, приборы, оборудование. Иркутск, 2009. С. 5-22.

65. Крюков A.B., Закарюкии В.П., Асташин С.М. Управление режимами систем тягового электроснабжения: монография / Под ред. A.B. Крюкова. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та путей сообщения, 2009. 124 с.

66. Крюков A.B., Закарюкии В.П., Кобычев Д.А. Математические модели для определения взаимных электромагнитных влияний в системах тягового электроснабжения. Иркутск: ИрГУПС, 2011. 110 с.

67. Моделирование вольтодобавочных трансформаторных агрегатов тяговых подстанций переменного тока / Крюков A.B., Закарюкии В.П. Отчет по НИР ИрГУПС. Иркутск, 2009. 28 с.

68. Крюков A.B., Степанов А.Д. Регрессионный анализ результатов тепловизион-ных обследований тяговых подстанций // Информационные системы контроля и управления на транспорте. Автоматизация технологических процессов в промышленности и на транспорте. Иркутск: ИрГУПС, 2005. Вып. 13. С. 56-62.

69. Куро Ж. Современные технологии повышения качества электроэнергии при ее передаче и распределении. Новости электротехники. 2005. № 1 (31). [Электронный ресурс]. URL: http://nevvs.elteh.ru/arh (дата обращения: 15.12.2008).

70. Леоненков A.B. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. БХВ -Петербург, СПб., 2003. 736 с.

71. Лосев С.Б., Чернии А.Б. Вычисление электрических величин в несимметричных режимах электрических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1983

72. Лурье М.С., Лурье О.М. Применение программы MATLAB при изучении курса электротехники. Для студентов всех специальностей и форм обучения. - Красноярск: Сиб-ГТУ, 2006. - 208 с.

73. Мандель И.Д. Кластерный анализ. М.: Статистика, 1988. 176 с.

74. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1982. 528 с.

75. Мслешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем. Теория. - СПб.: Центр подготовки кадров энергетики, 2006. - 350с.

76. Мельников H.A. Электрические сети и системы. - М.: Энергия, 1975.-462 с

77. Методические указания по расчету повышающих (понижающих) коэффициентов к тарифам на услуги по передаче электрической энергии в зависимости от соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения или купли-продажи (поставки) электрической энергии). М.: Минпромэнерго, 2007.

78. Михайлов М.И., Разумов Л.Д., Соколов С.А. Электромагнитные влияния на сооружения связи. М.: Связь, 1973. 264 с.

79. Михайлов А.Ф., Частосдов JI.A. Электроснабжение устройств автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1980. 240 с.

80. Мисриханов М.Ш., Рлбчснко В. Н. Синтез управления устройствами FACTS с целью демпфирования колебаний в энергосистеме // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. №4 - Москва, 2008 С. 9-13.

81. Мирошниченко Р.И. Режимы работы электрифицированных участков. М.: Транспорт, 1982. 207 с.

82. Мокеев A.B. Повышение качества телеинформации, используемой для оценки состояния и управления энергообъектами // Современные энергетические системы и управление ими. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006.

83. Мокеев A.B. Разработка и внедрение систем сбора телемеханической информации // Электрические станции. № 6. 2007. С. 60-61.

84. Молодюк В. В., Баринов В. А., Исамухамедов Я. Ш. Разработка программы модернизации электроэнергетики России на период до 2030 г. // Энергетик. М., 2011. - № 2. - С. 6-10.

85. Нетес В.А. Применение анализа Парето для повышения надежности // Методы менеджмента качеств. М., 2002. - № 11. - С. 35-39.

86. Новожилов М.А. MATLAB в электроэнергетике. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008.-208 с.

87. Основные положения концепции интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью. ОАО «ФСК ЕЭС» ОАО «НТЦ электроэнергетики». 2012. 51 с.

88. Платонова Е.В., Чистякова Г.Н., Еремина Е.А. и др. Воздействие геомагнитных явлений на качество и надежность электроснабжения // Сборник докладов девятой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности. СПб., 2006. С. 77-81.

89. Почаевец B.C. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог. М., Маршрут, 2003. 318 с.

90. Пузина Е.Ю., Алексеенко В.А. Анализ времени наработки до отказа измерительных трансформаторов // Танспорт-2010. 4.2. 2010. С. 307-309

91. Пузина Е.Ю., Алексеенко В.А. Регрессионный анализ повреждаемости измерительных трансформаторов // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири. Иркутск, 2010. С. 421-423.

92. Пупынин В.Н. Защита и отключение тяговых сетей в аварийных режимах // автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., МГУПС, 1986. 48 с.

93. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 7 издание. - Новосибирск.: СУИ, 2010.-464 с.

94. Савина Н.В., Сухомесов М.А. Надежность работы изоляции электрооборудования при наличии искажений качества электрической энергии // Энергетика: управление, качество и эффективность использование энергоресурсов. Благовещенск: АмГУ, 2008. С. 156161.

95. Свидет. об офиц. регистр, программы для ЭВМ №2007612771 (РФ) «Fazonord-Качество - Расчеты показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения в фазных координатах с учетом движения поездов» / Закарюкин В.П., Крюков A.B. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Заре-гистр. 28.06.2007.

96. Ситников В.Ф., Скопинцев В.А. Вероятностно-статистический подход к оценке ресурсов электросетевого оборудования в процессе эксплуатации // Электричество. №11. 2007. С 9-15.

97. Ситников В.Ф., Скопинцев В.А. Интеллектуальная электроэнергетическая система с активно-адаптивной сетыо // Электричество. № 3. 2012. С.2-7.

98. Ситников В.Ф. Совершенствование методов и средств управления режимами электроэнергетических систем на основе элементов гибких электропередач (FACTS). Авто-

реф. дисс. докт. техн. наук...М.: 2009. 34 с.

99. Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики / в 2-х кн. Кн. 1. М: Планета, 2000. 960 с.

100. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красов-ского. М.: Наука, 1987. 712 с.

101. Тарасов В.И. Нелинейные методы оптимизации для расчета установившихся режимов электроэнергетических систем. Новосибирск: Наука, 2001. 214 с.

102. Тарасов В.И. Теоретические основы анализа установившихся режимов электроэнергетических систем. Новосибирск: Наука, 2002. - 344 с.

103. Тер-Оганов Э.В. Имитационная модель работы системы электроснабжения двухпутного электрифицированного участка // Тр. ВЗИИТ. 1983. Вып. 117. С. 58-62.

104. Управляемые подмагничиванием электрические реакторы. Сб. статей. 2-е дополненное издание. Под ред. д.т.н. проф. A.M. Брянцева. М.: нак, 2010. 288 с.

105. Устннский А.А., Степснский Б.М., Цыбулп Н.А. и др. Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1985. 439 с.

106. Фигурнов Е.П., Быкадоров АЛ., Жуков А.В., Пальчик JI.B. Влияние системы электрической тяги переменного тока на каналы железнодорожной автоблокировки при гололеде на проводах контактной сети // Вопросы эксплуатации и совершенствования устройств электроснабжения, энергетики и электромеханики : юбил. междунар. межвуз. сб. науч. тр., посвящ. 70-летию РГУПС. Ростов-на-Дону: РГУПС, 1999. - С. 36-41.

107. Ханаев В.А, Лачков Г.Г, Воропай Н.И, Шутов Г.В. и др. Управляемые электропередачи. Системная эффективность. Часть 2. Кишинев: Штиинца. Академия наук Молдавской ССР, 1989. - 123 с.

108. Хапси С. Волны в линиях электропередачи. - M.-JI.: Госэнергоиздат, 1960. -

343 с.

109. Черемиснн В. Т. Совершенствование методов расчета режимов приема и потребления электрической энергии в условиях несимметрии и несинусоидальности электротяговой нагрузки переменного тока [Текст] : автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн.наук.Омск, 1996. 37 с.

110. Чернов Ю.А., Горелов Н.И., Коновалов A.M. Исследование влияния продольной емкостной компенсации на показатели параллельной работы подстанций // Тр. МИИТ. 1976. Вып. 487. С. 165-173.

111. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. - М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. - 288 с.

112. Черных И.В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений/Под общ. ред. к.т.н. В.Г. Потемкина. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. - 496 с.

113. Шевлюгин М.В. Ресурсо- и энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте и метрополитенах, реализуемые с использованием накопителей энергии: автореф. дисс.... д-р техн. наук. М.: МИИТ, 2009. 48 с.

114. Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2010 года и на перспективу до 2030 года. Утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 11 февраля 2008 г. № 269р. М.: 2008.

115. Acha Е., Fuerte-Esquivel C.R., Ambriz-Perez Н., Angeles-Camacho С. FACTS: Modelling and Simulation in Power Networks. - Chichester: Wiley, 2004. - 422 p.

116. Alekseenko V.A. The use of segregated-phase controlled facts devices in external power-supply systems of railways // Smart grid for efficient energy power system for the future. Proceeding. Vol.1. Otto-von-Guericke University Magdeburg. Magdeburg. 2012. pp. 100-105

117. Hingorani N., Gyugyi L. Understanding FACTS. - NY: IEEE Press - Wiley, 2000. -

428 p.

118. Kothari D.P., Dhillon J.S. Power System Optimization. - New Delhi: Prentice-Hall of India, 2007. -572 p

119. Kothari D.P., Nagrath I.J. Modern Power Systems Analysis. 3rd edition. - New

Delhi: Tata McGraw-Hill Education, 2003. - 694 p.

120. Kryukov A.V., Zakaryukin V.P., Alekscenko V.A. Modeling of smart grid active elements based on phase coordinates // Smart grid for efficient energy power system for the future. Proceeding. Vol. 1. Otto-von-Guericke University Magdeburg. Magdeburg. 2012. pp. 1217.

121. Kumar V., Kannan P.S., Sudhakar T.D., Kumar B.A. Harmonics and Inter-hamonics in the Distribution System of an Educational Institution - A Case Study// 2004 International Conference on Power System Technology (POWERCON 2004), November 21 and 24, 2004, pp. 150-150.

122. Lehtincn M., Pirjola R. Currents produced in earthed conductor networks by geo-magnetically - induced electric filds // Anales geophysical. 1985. vol. 3, № 4. Pp.479-484.

123. Rivas D. A., Guerrero-Zapata J.M. Simulation of Points of Interest distribution in vehicular networks // In SIMULATION-Transactions of the Society for Modeling and Simulation International vol.88. [Электронный ресурс]. URL: http://personals.ac.upc.edu/guerrero/my_cv.html (дата обращения: 05.12.2012).

124. Smart Power Grids - Talking about Revolution. IEEE Emerging Technology Portal,

2000.

125. Sood V. K. ITVDC and FACTS controllers. Applications of Static Converters in Power Systems. - Boston: Kluwer Academic Pub. 2004. - 322 p.

126. Styczynski Z. A., Voropai N. I. (Editors): Renewable Energy Systems Fundamentals, Technologies, Techniques and Economics. - Magdeburg: Magdeburger Forum zur Elektrotechnik - MAFO, 2010. - 209 p.

127. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Abramov N.A. Electro Energetic Technological Control in East Siberia Railway // Energy of Russia in XXI century: Development strategy - Eastern vector. CD-ROM PROCEEDINGS. S3-10.

128. Zakaryukin V. P., Kryukov A. V. Calculations of complicated asymmetrical conditions of electric systems // The Proceedings of the International Scientific Conference on Power Industry and Market Economy: Ulaanbaatar, Mongolia, 2005. Pp. 483-487.

129. Zakaryukin V. P., Kryukov A. V. Multifunctional Mathematical Models of Railway Electric Systems // Innovation & Sustainability of Modern Railway - Proceedings of ISMR'2008. Beijing: China Railway Publishing House, 2008. Pp. 504-508.

130. Zakarukin V. P., Kryukov A. V. The modeling of complicated asymmetrical conditions of electric power systems // Proceedings of the International conference 29-31 March 2004, Irkutsk. Irkutsk: Irkutsk state transport university - Technological educational institution of Athens. Irkutsk, 2004. Pp. 186-192.

131. Zghang Xiao - Ping, Rehtanz C., Pal B. Flexible AC Transmission Systems. Modelling and Control. - Berlin: Springier -Verlag, 2006. - 396 p.

Приложение А. Материалы о внедрении

р/Э

ФИЛИАЛ ОАО «РЖД»

ТРАНСЭНЕРГО ВОСТОЧНО-СИБИРСКАЯ ДИРЕКЦИЯ ПО ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЮ

JJjf & г. № ?6~i>Jf/Slf/

На №

от

АКТ

об использовании результатов диссертации «Применение технологий

интеллектуальных сетей (smart grid) для управления технологическими процессами в системах электроснабжения железных дорог», представленной Алексеенко Владимиром Александровичем на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Настоящим актом удостоверяется, что результаты диссертационной работы «Применение технологий интеллектуальных сетей (smart grid) для управления технологическими процессами в системах электроснабжения железных дорог», представленной аспирантом Иркутского государственного университета путей сообщения Алексеенко В.А. на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в деятельности Восточно-Сибирской дирекции по энергообеспечению структурного подразделения ТрансЭнерго филиала ОАО «РЖД» при разработке перспективных схем построения автоматизированных систем контроля и учета электропотребления (АСКУЭ).

Использование указанных результатов позволяет существенно упростить разработку автоматизированных систем контроля и учета электропотребления для перспективных систем электроснабжения железных дорог и оптимизировать размещение устройств АСКУЭ.

Га Маркса, д. 7. г. Иркутск. 664003.

тел./факс: [phone] E-mail: vshishkina@irk esrr.ru

ФИШ I АЛ ОАО «РЖД» ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДИРЕКЦИЯ ИНФРАСТРУКТУРЫ

ВОСТОЧНО-СИЬИРСКАЯ ДПРИЩИЯ И11ФРДС ГРУКГУРЫ

Служба > 1ек1рифик'ании и электроснабжения

ул. Маяковскою, л.25, г. Иркутск, 664005 1 сл./факс: [phone]

Ие\. X'llfafQZn ¿О/Л i.__

А К T

о внедрении результат» диссертационной работы ^Применение ¡ечнологий интеллектуальных сетей (smart grid) для управления технологическими процессами в системах электроснабжения

железных дорог»

Настоящим актом удосгонерясчся. чю результаты диссертационной работы «Применение технолога»! интеллектуальных секи (smart grid) для управления 1е\поло;ичсекими процессами в системах электроснабжения железных дорог», преда авлепной аспирантом ФГКОУ ВПО «Иркутский государственный университет пуюй сообщения» Алекесепко Владимиром Александровичем на соискание ученой степени кандидата юхиических наук, использованы и эксплуатационной деяюлыюсти хозяйства электрификации и электроснабжения Восточно-Сибирской дирекции инфрасфуктчры структурного подразделения Центральной дирекции инфрас|рук1>ры филиала ОАО «РЖД» при решении следующих практических задач: « рафаГника программы повышения энергоэффекмшностп ВосточноСибирской железной дороги па 2012 - 2016 ¡г.:

• ра ¡работка мероприяшй по повышению качесиза >лектрической энергии в )лск1рически\ сетях, осуществляющих электроснабжение ипчжых подстанций Байкало - Амурской магистрали.

Использование указанных результатов позволило повысить качество эксплуатации у с фоне Mi иекфоснабжения. сократим, за фаты на их усиление.

Главный инженер службы электрификации и э.кк! роснабження Восточно-Сибирской Дирекции инфраструктуры структурного подразделении Центральной Дирекции инфраструктуры филиала ОАО «Р*ЖД>

А.В. Мрлешкин