Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
— Москва, Московский государственный университет путей сообщения
(МИИТ), 2008. — 176 с.
Научный руководитель: д.т.н., проф. М.П. Бадер
Цель работы - определить условия работы и параметры системы
тягового электроснабжения, при которых возникают наибольшие
электромагнитные помехи на аппаратуру рельсовых цепей, проникающие
через питающие и сигнальные цепи, разработать методику оценки
электромагнитной совместимости и предложить меры для снижения
электромагнитного воздействия.
Научная новизна заключается в следующем: предложен новый подход к
оценке электромагнитной совместимости аппаратуры рельсовых цепей и
системы тягового электроснабжения, основанный на комплексной оценке
электромагнитного влияния, как через цепи питания, так и через
сигнальные цепи; разработана имитационная модель электрических
цепей системы тягового электроснабжения (включающая тяговую
подстанцию тяговую сеть и электроподвижной состав) для исследования
электромагнитных процессов; установлены зависимости уровня
электромагнитных помех в питающих и сигнальных цепях аппаратуры РЦ
от качества электроэнергии питающей сети (внешней системы
электроснабжения), типа выпрямительного агрегата подстанции,
условий тяги и параметров тяговой сети.
Практическая ценность работы
Практическая ценность работы заключаются в том, что: разработано инструментальное средство в виде компьютерной модели для исследования и анализа электромагнитных процессов, протекающих в системе тягового электроснабжения и подверженных влиянию питающих и сигнальных цепях аппаратуры РЦ; рекомендованы технические и организационные меры по снижению электромагнитных помех во входных цепях аппаратуры РЦ; разработана методика оценки ЭМС аппаратуры РЦ с СТЭС и ЭПС; выполнено внедрение разработанной методики оценки ЭМС на предприятиях железнодорожной отрасли. Введение
Состояние вопроса электромагнитной совместимости
Между системой электроснабжения и аппаратурой рельсовых цепей
Аналитический обзор литературы
Общие вопросы электромагнитной совместимости на
железнодорожном транспорте
Тяговые подстанции и выпрямители как источники
электромагнитных помех
Электроподвижной состав как источник гармоник тягового тока
Тяговая сеть как проводник электромагнитных помех
Моделирование системы тягового электроснабжения для оценки
величины электромагнитных помех
Объекты и границы исследования
Выводы
Электромагнитные процессы в системе тягового
Электроснабжения создающие помехи в цепях аппаратуру рельсовых цепей
Особенности электромагнитных процессов в системе тягового
электроснабжения постоянного тока
Взаимодействие электромагнитных процессов в электрических
цепях системы тягового электроснабжения
Причины возникновения электромагнитных помех в питающих
цепях аппаратуры рельсовых цепей
Пути проникновения помех в сигнальные цепи аппаратуры
рельсовых цепей
Критерии оценки уровня электромагнитных помех на аппаратуру
рельсовых цепей через питающие и сигнальные цепи
Математические модели источников электромагнитных помех
Модель работы выпрямителя тяговой подстанции
Модель электромеханической системы тягового двигателя
постоянного тока
Модель электрической цепи тяговой сети с учетом взаимоиндукции;
Методология исследования электромагнитных процессов в системе
тягового электроснабжения
Выбор программного обеспечения для имитационного
моделирования
Выводы
Имитационное моделирование источников и рецепторов электромагнитных помех в системе тягового электроснабжения
Моделирование тяговой подстанции постоянного тока
Описание силовой цепи тяговой подстанции
Питающая сеть
Тяговые устройства и цепь нетяговых потребителей;
Модель электрической цепи тяговой подстанции
Моделирование электропоезда ЭД
Тяговый электродвигатель
Силовая цепь электроподвижного состава на примере электропоезда
ЭД
Моделирование электрической цепи тяговой сети
Формулы для расчета электрических параметров контактной сети
Выражения для расчета электрических параметров рельсов
Расчет и исследование частотной зависимости сопротивлений
тяговой сети
Синтез двухполюсника с частотно-зависимым входным
сопротивлением
Моделирование тяговой сети в программе Matlab/Simulink
Методика разложения электрического сигнала с использованием
преобразования Фурье
Моделирование измерительных компонентов в программе
Matlab/Simulink
Модель системы тягового электроснабжения и режимы ее работы
Проверка достоверности расчетов (верификация) разработанной модели
Выводы
Исследование влияния параметров устройств электроснабжения и электроподвижного состава на уровень электромагнитных помех в питающих и сигнальных цепях аппаратуры рельсовых цепей
Влияние качества электроэнергии питающей сети и тягового
оборудования подстанции на уровень электромагнитных помех
Условия проведения расчетных экспериментов
Электромагнитные помехи при -ти пульсовых выпрямителях
Влияние гармоник питающей сети различного порядка
Влияние сопротивления питающей сети
Влияние фазы гармоник питающей сети
Влияние через сигнальные цепи аппаратуры РЦ
Электромагнитные помехи при -ти пульсовом выпрямителе
Помехи через питающие цепи аппаратуры РЦ
Влияние через сигнальные цепи аппаратуры РЦ
Сравнение значений смоделированных электромагнитных помех,
проникающих через питающие цепи, с нормативными значениями
Влияние электроподвижного состава на величины токов помехи
Описание временных диаграмм токов помехи
Анализ степени влияния электроподвижного состава и тяговой сети
на величины токов помехи в контактном проводе и рельсах
Влияние параметров рельсовой линии на электромагнитные помехи
через сигнальные цепи
Определение наихудших условий электромагнитной совместимости и
разработка мер по снижению электромагнитных помех
Наихудшие условия электромагнитной совместимости
Технические меры для снижения уровня электромагнитных помех
Организационные меры для снижения уровня электромагнитных
помех
Технико-экономическое обоснование внедрения методики оценки
электромагнитной совместимости аппаратуры рельсовых цепей
Общие сведения
Расчет капитальных затрат при сравнении вариантов
экспериментальной и расчетной оценки электромагнитной совместимости
Расчет эксплуатационных расходов для различных вариантов
Количественная оценка экономической эффективности и сравнение
различных вариантов
Результаты и выводы
Результаты и выводы по диссертации
Список сокращений, принятых в работе
Список использованной литературы
Приложение А Основы работы с программным обеспечением
Matlab/Simulink (версии ) для моделирования энергетических систем Приложение Б Параметры трансформаторов системы тягового
электроснабжения постоянного тока
Приложение В Параметры электропоезда ЭД
Приложение Г Параметры для моделирования тяговой сети и рельсовой цепи
Практическая ценность работы заключаются в том, что: разработано инструментальное средство в виде компьютерной модели для исследования и анализа электромагнитных процессов, протекающих в системе тягового электроснабжения и подверженных влиянию питающих и сигнальных цепях аппаратуры РЦ; рекомендованы технические и организационные меры по снижению электромагнитных помех во входных цепях аппаратуры РЦ; разработана методика оценки ЭМС аппаратуры РЦ с СТЭС и ЭПС; выполнено внедрение разработанной методики оценки ЭМС на предприятиях железнодорожной отрасли. Введение
Состояние вопроса электромагнитной совместимости
Между системой электроснабжения и аппаратурой рельсовых цепей
Аналитический обзор литературы
Общие вопросы электромагнитной совместимости на
железнодорожном транспорте
Тяговые подстанции и выпрямители как источники
электромагнитных помех
Электроподвижной состав как источник гармоник тягового тока
Тяговая сеть как проводник электромагнитных помех
Моделирование системы тягового электроснабжения для оценки
величины электромагнитных помех
Объекты и границы исследования
Выводы
Электромагнитные процессы в системе тягового
Электроснабжения создающие помехи в цепях аппаратуру рельсовых цепей
Особенности электромагнитных процессов в системе тягового
электроснабжения постоянного тока
Взаимодействие электромагнитных процессов в электрических
цепях системы тягового электроснабжения
Причины возникновения электромагнитных помех в питающих
цепях аппаратуры рельсовых цепей
Пути проникновения помех в сигнальные цепи аппаратуры
рельсовых цепей
Критерии оценки уровня электромагнитных помех на аппаратуру
рельсовых цепей через питающие и сигнальные цепи
Математические модели источников электромагнитных помех
Модель работы выпрямителя тяговой подстанции
Модель электромеханической системы тягового двигателя
постоянного тока
Модель электрической цепи тяговой сети с учетом взаимоиндукции;
Методология исследования электромагнитных процессов в системе
тягового электроснабжения
Выбор программного обеспечения для имитационного
моделирования
Выводы
Имитационное моделирование источников и рецепторов электромагнитных помех в системе тягового электроснабжения
Моделирование тяговой подстанции постоянного тока
Описание силовой цепи тяговой подстанции
Питающая сеть
Тяговые устройства и цепь нетяговых потребителей;
Модель электрической цепи тяговой подстанции
Моделирование электропоезда ЭД
Тяговый электродвигатель
Силовая цепь электроподвижного состава на примере электропоезда
ЭД
Моделирование электрической цепи тяговой сети
Формулы для расчета электрических параметров контактной сети
Выражения для расчета электрических параметров рельсов
Расчет и исследование частотной зависимости сопротивлений
тяговой сети
Синтез двухполюсника с частотно-зависимым входным
сопротивлением
Моделирование тяговой сети в программе Matlab/Simulink
Методика разложения электрического сигнала с использованием
преобразования Фурье
Моделирование измерительных компонентов в программе
Matlab/Simulink
Модель системы тягового электроснабжения и режимы ее работы
Проверка достоверности расчетов (верификация) разработанной модели
Выводы
Исследование влияния параметров устройств электроснабжения и электроподвижного состава на уровень электромагнитных помех в питающих и сигнальных цепях аппаратуры рельсовых цепей
Влияние качества электроэнергии питающей сети и тягового
оборудования подстанции на уровень электромагнитных помех
Условия проведения расчетных экспериментов
Электромагнитные помехи при -ти пульсовых выпрямителях
Влияние гармоник питающей сети различного порядка
Влияние сопротивления питающей сети
Влияние фазы гармоник питающей сети
Влияние через сигнальные цепи аппаратуры РЦ
Электромагнитные помехи при -ти пульсовом выпрямителе
Помехи через питающие цепи аппаратуры РЦ
Влияние через сигнальные цепи аппаратуры РЦ
Сравнение значений смоделированных электромагнитных помех,
проникающих через питающие цепи, с нормативными значениями
Влияние электроподвижного состава на величины токов помехи
Описание временных диаграмм токов помехи
Анализ степени влияния электроподвижного состава и тяговой сети
на величины токов помехи в контактном проводе и рельсах
Влияние параметров рельсовой линии на электромагнитные помехи
через сигнальные цепи
Определение наихудших условий электромагнитной совместимости и
разработка мер по снижению электромагнитных помех
Наихудшие условия электромагнитной совместимости
Технические меры для снижения уровня электромагнитных помех
Организационные меры для снижения уровня электромагнитных
помех
Технико-экономическое обоснование внедрения методики оценки
электромагнитной совместимости аппаратуры рельсовых цепей
Общие сведения
Расчет капитальных затрат при сравнении вариантов
экспериментальной и расчетной оценки электромагнитной совместимости
Расчет эксплуатационных расходов для различных вариантов
Количественная оценка экономической эффективности и сравнение
различных вариантов
Результаты и выводы
Результаты и выводы по диссертации
Список сокращений, принятых в работе
Список использованной литературы
Приложение А Основы работы с программным обеспечением
Matlab/Simulink (версии ) для моделирования энергетических систем Приложение Б Параметры трансформаторов системы тягового
электроснабжения постоянного тока
Приложение В Параметры электропоезда ЭД
Приложение Г Параметры для моделирования тяговой сети и рельсовой цепи