CC BY
19
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта», ОмГУПС.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Сидоров, О. А. Совершенствование вероятностных моделей прогнозирования отказов элементов инфраструктуры электроснабжения железных дорог [Текст] / О. А. Сидоров, А. Н. Смердин, А. С. Голубков // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2017. - № 3 (31). - С. 123 - 132.
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Sidorov O. A., Smerdin A. N., Golubkov A. S. Improvement of probabilistic models of failure prediction of elements of railroad power supply infrastructure. Journal of Transsib Railway Studies, 2017, vol. 31, no. 3, pp. 123 - 132 (In Russian).
УДК 621.311
В. Т. Черемисин, В. Л. Незевак, В. В. Эрбес
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ АКТИВНЫХ И ПАССИВНЫХ ПОСТОВ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
С ЦЕЛЬЮ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Аннотация. В статье представлены результаты измерений электроэнергии на активных и пассивных постах секционирования системы тягового электроснабжения постоянного тока участков железных дорог с III и IV типами профиля пути. Рассмотрены основные характеристики режимов работы постов секционирования с целью оценки объема переданной электроэнергии и продолжительности работы накопителей электроэнергии в различных режимах. Определены наиболее наблюдаемые значения напряжения, объемов переданной энергии и продолжительности случаев изменения режимов работы постов секционирования. Рассмотрены теоретические законы распределения, позволяющие использовать полученные экспериментальные значения в дальнейших расчетах при моделировании режимов работы накопителя электроэнергии.
Ключевые слова: активный и пассивный посты секционирования, шины поста секционирования, пункт преобразования энергии, тип профиля пути, работа в активном режиме, объем энергии, продолжительность случая, частота наблюдения, распределение наблюдаемых значений, оценка характеристик, накопитель электроэнергии.
Vasiliy T. Cheremisin, Vladislav L. Nezevak, Viktor V. Erbes
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
RESULTS OF EVALUATION OF OPERATING MODES
ACTIVE AND PASSIVE SECTIONING POSTS IN THE TRACTION POWER SUPPLY SYSTEM FOR THE PURPOSE OF ELECTRICITY STORAGE DEVICE PARAMETERS
SELECTION
Abstract. The article presents the results of measurements of electricity on active and passive sectioning posts the traction power supply system direct current sections of railways with III and IV path profile type. Basic characteristics of operating modes sectioning posts for the purpose of assessing the amount of electricity transferred and duration of work electricity storage in different modes are considered. The most observed voltage values, volumes of transmitted energy and duration of each case are defined. Choice of theoretical distribution laws, allowing to use the experimental values obtained in further calculations in modeling of operating modes electricity storage is completed.
Keywords: active and passive sectioning posts, tires of sectioning post, paragraph of energy conversion, path profile type, active mode operation, volume of energy, duration of case, observation frequency, distribution of observed values, evaluation of characteristics, electricity storage.
Публикация подготовлена при поддержке Российского фонда фундаментальных инициатив по гранту № 17-20-01148 офи_м_РЖД/17.
Посты секционирования в системах тягового электроснабжения постоянного тока предназначены для решения задач, связанных с повышением надежности электроснабжения контактной сети, повышения пропускной и провозной способности, сокращения потерь электроэнергии в тяговой сети. В настоящее время в холдинге «РЖД» эксплуатируются активные и пассивные посты секционирования, отличающиеся между собой наличием или отсутствием связи с распределительным устройством тяговой подстанции [1]. Посты секционирования в системах тягового электроснабжения находят применение и на зарубежных электрифицированных линиях [2, 3]. В свете развития направления применения на постах секционирования железнодорожного транспорта накопителей электроэнергии представляется актуальной задача анализа изменения напряжения на шинах постов секционирования с целью последующего выбора границ режимов работы накопителя электроэнергии и его основных характеристик [4 - 6].
Работа поста секционирования определяется режимами питания межподстанционной зоны и уровнем тяговой нагрузки. Измерения на постах секционирования (ПС) позволяют выполнить анализ данных о тяговой нагрузке и уровне напряжения на шинах ПС, а для активных ПС дополнительно о продолжительности работы в активном режиме, объеме передаваемой в контактную сеть электроэнергии, количестве таких случаев за сутки. На основе результатов измерений на активных и пассивных ПС требуется оценить для участков железных дорог с III и IV типами профиля пути продолжительность работы накопителя электроэнергии в различных режимах по критерию уровня напряжения на шинах ПС, объем передаваемой и принимаемой энергии.
Работу активного поста секционирования рассмотрим на примере работы ПС с пунктом преобразования напряжения (ППН), расположенным на Свердловской железной дороге [7]. Рассматриваемый активный ПС расположен на двухпутном участке, эксплуатационная протяженность которого составляет 22 км, профиль пути IV типа. Рассматриваемые тяговые подстанции ТП-1 и ТП-2 по способу подключения к системе тягового электроснабжения являются транзитными. ППН на активном ПС присоединен к распределительному устройству 3,3 кВ ТП-2 с помощью линии электропередач напряжением 6,6 кВ (рисунок 1).
Рисунок 1 - Схема подключения активного поста секционирования
Подключение измерительного комплекса ОмГУПСа, позволяющего проводить измерения на стороне постоянного тока напряжением 3,3 кВ [8], на активном ПС дает возможность выполнить измерения тяговой нагрузки ППН и напряжения на шинах ПС, мощности и объема энергии, передаваемой в контактную сеть по односекундным интервалам усреднения. По условиям работы ППН переход в активный режим работы осуществляется при понижении напряжения ниже уровня 3300 В таким образом, чтобы стабилизировать напряжение на указанном уровне. При дальнейшем снижении напряжения ППН выходит на номинальную мощность работы и переходит из режима стабилизации по уровню напряжения в режим стабилизации по уровню тока. Переход из режима ожидания в активный режим работы можно проиллюстрировать графиком нагрузки ППН, приведенным на рисунке 2, а.
По результатам измерений максимальная измеренная мощность ППН не превышает 2,9 МВт, время работы ППН в активном режиме не превышает 2 часов в сутки и зависит от интенсивности движения. Напряжение на шинах ПС, гистограмма изменения которого в течение суток представлена на рисунке 2, б, находится в диапазоне 3150 - 3850 В.
500
А
300
200
100
0
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Г1
И лПЫ\ й □ с = _
000000 000000 000000
^н <м т «ч чо
0с
0 0 0
00
333333333333
т
t-► u_
а б *
Рисунок 2 - Измерения на ППН активного ПС: а - суточный график тяговой нагрузки; б - гистограмма распределения наблюдаемых частот напряжения на шинах активного ПС
Среднее значение напряжения на шинах активного ПС за сутки составляет 3520 В, дисперсия - 111,2 В, суммарное время работы - 83 мин в сутки. Наиболее наблюдаемый диапазон напряжения на шинах активного ПС - 3540 - 3620 В, частота наблюдений значений напряжения в этом диапазоне составляет около 50 % (см. рисунок 2, б).
Переход в активный режим работы ППН определяется уставкой включения по напряжению. Переменный характер напряжения на шинах ПС определяет непостоянный режим работы ППН. Продолжительность случаев работы ПС в активном режиме по результатам измерений находится в диапазоне 80 - 1200 с. Распределение продолжительности работы ППН по случаям перехода в активный режим приведено на рисунке 3, а. Наибольшая частота наблюдений продолжительности случаев работы в активном режиме отмечается в диапазоне значений 325 - 425 с. Средняя продолжительность случая работы ППН в активном режиме (при понижении напряжения на шинах ПС ниже 3,3 кВ) составляет около 8,6 мин.
На рисунке 3, б представлено распределение объема энергии для каждого случая передачи электроэнергии ППН в контактную сеть. Среднее значение объема электроэнергии, передаваемой ППН в контактную сеть, составляет 170 кВтч, изменения объема наблюдаются в диапазоне 80 - 430 кВтч. Наиболее наблюдаемым диапазоном объема электроэнергии, передаваемого в контактную сеть за один случай, является диапазон значений 160 - 200 кВтч,
частота наблюдений для которого составляет около 40 % случаев, при этом для объема электроэнергии до 200 кВтч частота наблюдений составляет около 80 % случаев.
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
t е с t * t ф _ * t t
t А *
* * * * * t t i Ш 1
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Г"
ич
2 3
I
ич
2 2
ич
2 4
I
ич
2 3
«ч
2
«ч
I
«ч
2 4
«ч
2
чо
I
«ч
2
«ч
«ч
2
I
«ч
2
чо
«ч
2
00 I
«ч
2
г-
«ч
2
OS
I
«ч
2
00
«ч
2 0
I
«ч
2
OS
о
«ч
2 2
I
«ч
2
0
00
22 04 22 I I
12
ЧО о 12
3 2
3
00
2
I I
23 ^ 00 22
Е6 н
ъ
4 0 4
I
4
чо
W -
б
Рисунок 3 - Гистограммы распределения наблюдаемых значений:
а - продолжительность времени работы ППН; б - объем электроэнергии, передаваемой ППН в контактную сеть
На рисунке 4, а представлено распределение продолжительности случаев наблюдения напряжения выше 3650 В на шинах активного ПС с ППН. В 90 % случаев продолжительность превышения напряжения носит кратковременный характер и находится в диапазоне 0 - 100 с. Наблюдаемый диапазон изменения продолжительности 0 - 500 с. Понижение напряжения ниже уровня 3300 В для 95 % случаев не превышает 60 с, при этом продолжительность времени, в течение которого напряжение ниже 3300 В, находится в диапазоне 0 - 150 с. Наиболее наблюдаемая продолжительность находится в диапазоне 0 - 10 с и составляет 75 %. Необходимо отметить, что продолжительность случаев работы ПС в активном режиме и продолжительность случаев, в которых напряжение ниже уровня 3300 В, не совпадают по диапазонам. В первом случае продолжительность выше, что объясняется задержкой по времени при переходе ПС из активного режима в режим покоя. Распределение продолжительности случаев наблюдения напряжений 3300 В представлено на рисунке 4, б.
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
F1
2 2 3 3 4826
2 4
о ^
2 2 2 3 3
«ч «ч чо чо 8260
CN СП СП
00 (N ЧО
V4 V4 чо
04826 2 2 2 3 3
t
о
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
П Ж Г\ п ш
Г-
8 4
I
г-
4 4
OS
I
0
4 2
0 4
2 3
6
«ч
I
8 4
г-
8
OS
г-
2 0
«ч
os
OS
4
о
t
б
Рисунок 4 - Распределение продолжительности случаев для активного ПС: а - превышение напряжения уровня 3650 В; б - снижение напряжения уровня 3300 В
t
а
а
Измерения на пассивных постах секционирования производились на двухпутном участке с III типом профиля пути Западно-Сибирской железной дороги - филиала ОАО «РЖД». Объектами для измерений уровня напряжения на шинах 3,3 кВ являются два поста секционирования - ПС 1 и ПС 2. Пассивные посты секционирования в отличие от активных (см. рисунок 1) не имеют связи с распределительным устройств ТП.
Продолжительность времени, в течение которого напряжение на ПС 1 ниже уровня 3300 В, находится в диапазоне 0 - 650 с, при этом более чем в 90 % случаев продолжительность не превышает 300 с (рисунок 5). Наиболее наблюдаемая продолжительность (свыше 40 %) находится в диапазоне 0 - 50 с.
0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
Fl
л
0 _ 1 :
г, й а t f. ! в
оо^гоюсчоо^гоюсчоо
l^OOOSO^iNd^r^riO^O fNfNfNdddddddd
\D
pq £
U ■
0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
п
-
и Г
На
00 OS 22
00 ЧО
d CN О
d d
d О Г- CS ^н о 00 Г Ю CS d d Tt
33333
o\ h t os d (N OS
ЧО f- 00 Ш OS
33333
U
а б
Рисунок 5 - Гистограммы распределения наблюдаемых частот напряжения на шинах: а - ПС 1; б - ПС 2
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
а - й
п
0,6
0,4
0,2
0,0
И и И И и
и
0 5
0 0
0 5
0 5
0 0
0 0 2
■
0 5
t
0 5 2
■
0 0 2
0 0
0 5 2
0 5
0 0
0 0
4
■
0
5
0 0 5
■
0 5 4
0 4
0 8
0 4
0 0 0 0 0 0
2 6 0 4 8 2
^ ^ (N (N (N 3
о о О О О О
8 2 6 0 4 8
1 1 2 2 2
t —►
б
0 0 4
■
0 6
Рисунок 6 - Гистограммы наблюдаемых частот продолжительности времени для случаев с напряжением ниже 3300 В: а - ПС 1; б - ПС 2
Распределение напряжения по диапазонам наблюдаемых значений представлено на рисунке 7. Среднее значение напряжения на шинах ПС 1 за сутки составляет 3 520 В. По результатам измерений продолжительность времени, где значение напряжения выше значения холостого хода, оценивается на уровне 10 - 15 %. При этом продолжительность времени, когда напряжение ниже уровня 3 300 В, - на уровне 15 - 20 % (рисунок 6). Распределение продолжительности времени для случаев, когда напряжение на шинах ПС превышает уровень 3650 В, представлено на рисунке 7. Более чем в 90 % случаев продолжительность времени для случаев превышения напряжения выше 3650 В на ПС 3688 км находится в пределах 150 с, а максимальная продолжительность времени не превышает 350 с. Суммарное время
а
наблюдения напряжения на шинах ПС 3688 км выше 3650 В составляет около 11600 с или около 3,2 ч в сутки (около 13 % времени суток).
0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
0,6
0,4
0 и
Гй \г\
0,2
0,0
0
П п га
П
I
6
6 0
6
г-
6 4 2
ЧО
о
7
6
г-
8 2
I
6 4 2
о
"Л
3
4 2
г-
4
I
4 2
0
I
г-
4
3
OS
I
0
г-
OS
3
(N
ЧО
"Л
8
2 6
8 0 2
I
8
3 2
I
8 0 2
о
г-
2
I
4
>л
2
t
а б
Рисунок 7 - Гистограммы наблюдаемых частот продолжительности времени для случаев с напряжением выше 3650 В: а - ПС 1; б - ПС 2
Среднее значение напряжения на шинах ПС 2 за сутки составляет 3530 В. По результатам измерений продолжительность времени, в течение которого напряжение выше уровня холостого хода, оценивается на уровне 10 - 15 %. При этом продолжительность времени, в течение которого напряжение ниже уровня 3300 В, - на уровне 20 - 25 %. Более чем в 90 % случаев продолжительность времени превышения напряжения выше 3650 В на ПС 2 находится в пределах 160 с, а максимальная продолжительность времени не превышает 300 с. Суммарное время наблюдения напряжения на шинах ПС 2 составляет около 9200 с или около 2,5 ч в сутки (около 10 % времени суток).
Продолжительность времени, в течение которого напряжения на ПС2 ниже уровня 3300 В, находится в диапазоне 0 - 450 с, при этом более чем в 95 % случаев продолжительность не превышает 300 с. Наиболее наблюдаемая продолжительность (свыше 40 %) находится в диапазоне 0 - 30 с.
Обобщение результатов измерений позволяет определить основные характеристики режимов работы накопителя электроэнергии на ПС (таблица 1). В диапазоне напряжений 3300 -3650 В накопитель электроэнергии находится в режиме покоя или подзаряда малыми токами [9]. Случаи, в которых напряжение на шинах ПС ниже уровня 3300 В, имеют наибольшую наблюдаемость в диапазоне 0 - 5 мин. Потенциальный объем передаваемой в контактную сеть с шин ПС электроэнергии не превышает 200 кВтч более чем в 80 % случаев. Более чем в 90 % случаев продолжительность времени, в течение которого напряжение ниже 3300 В, наблюдается в диапазоне 0 - 5 мин. Продолжительность случаев, при которых напряжение на шинах ПС выше уровня 3650 В, в большинстве случаев (> 80 %) оценивается в диапазоне 0 - 3 мин. Объем энергии в режиме приема из контактной сети оценивается по результатам имитационного моделирования и для участков с профилями пути III и IV типов - до 150 кВтч. При этом максимальная мощность по результатам имитационного моделирования превышает мощность, наблюдаемую для активных постов секционирования, что обусловлено ограничением со стороны номинальной мощности ППН. Для наиболее наблюдаемого диапазона (> 80 %) максимальная нагрузка при приеме энергии из контактной сети оценивается на уровне до 1000 А или до 4,0 МВт. Данные имитационного моделирования следует получить для характерных случаев, что требует отдельного рассмотрения.
Задача использования полученных распределений в дальнейших расчетах характеристик режимов работы накопителя электроэнергии определяет необходимость статистического обобщения полученных результатов измерений тяговой нагрузки, напряжения на шинах, объемов передаваемой электроэнергии за один случай, продолжительности и количестве та-
№ 3(31) ■2017
ких случаев за сутки. С целью обобщения результатов следует выбрать теоретические законы распределения для наблюдаемых значений.
Таблица 1 - Оценка характеристик работы накопителя электроэнергии на ПС
Параметр Характеристики режима работы накопителя электроэнергии
заряд разряд
Диапазон напряжения, В >3650 <3300
Продолжительность одного случая работы, мин (наблюдаемая частота, %) 0-3 (>80) 0-5 (>90)
Объем электроэнергии для одного случая, кВт ч (наблюдаемая частота, %) <150* <200 (>80)
Максимальная мощность, МВт 4,0* <2,9
Примечание . * - оценка по результатам имитационного моделирования для участков с III типом профиля пути.
Для исследования напряжения, объемов передаваемой электроэнергии и продолжительности времени случаев изменения напряжения на шинах активного и пассивного ПС в качестве теоретических законов распределения рассматриваются следующие: нормальное, экспоненциальное, гамма, логнормальное, хи-квадрат и три формы кривых Джонсона. Для активного и пассивного ПС подбор теоретических законов распределения напряжения, объемов передаваемой электроэнергии и продолжительности времени случаев изменения напряжения следует выполнить отдельно по суткам для возможности дальнейшего анализа изменений распределений суточных графиков. Сравнение экспериментальных и теоретических распределений выполняется с помощью критерия Пирсона [10]:
к
^ п-п■ Р,)
, _1 п ■ Р1
(1)
где п - объем выборки экспериментальных данных; щ - эмпирическая частота; pi - теоретическая вероятность попадания в интервал; к - количество интервалов.
Выбор теоретического закона распределения на основе кривых распределения Джонсона для случайной величины z имеет вид:
* _У + л1 (х;е;Я); при т]> 0;
-да < у < да;
Л> 0;
-да < е < да,
где у, X, £ и щ - параметры распределения Джонсона; /(х, X, £) - произвольная функция. Функции Джонсона/(х, X, £) имеют вид:
(2)
/ (х;е;Я) _ 1п
Я
при х > е;
(3)
<
/2 (х;е;Я)_ 1п
< х-е ^ Я + е- х
при е < х < е + Я;
(4)
( X-И
/ (х;е;Я) = Люк - при -да< х <да. (5)
\ Я )
Функциям (3) - (5) соответствуют семейства кривых Бв и Би Джонсона. С целью подбора функции распределения Джонсона определяются эмпирические оценки третьего (а3) и четвертого (а4) моментов:
1
а
'3 3
П ■ 5 ,=1
а =-
4 4
П ■ 5 ,=1
-х J ; (6)
% (X- - х], (7)
где ^ определяется по выражению:
- = п-1 %(х- х]- (8)
Результаты выбора теоретических распределений напряжения на шинах активного и пассивных ПС представлены в таблице 2, из которой видно, что наблюдаемые значения распределений нормального закона и кривой Джонсона Sb для графика напряжения значительно превышают критическое значение критерия хи-квадрат. Для других проверенных теоретических законов наблюдаемые значения критерия хи-квадрат значительно превышают критические, что объясняется случайным характером изменения напряжения на шинах, зависящим от множества факторов.
Таблица 2 - Распределения напряжения на шинах активного и пассивных ПС
3
п
1
Подстанция Наблюдаемое значение распределения Критическое значение хи-квадрат (уровень значимости, степени свободы)
нормальное Джонсона Бь
Активный ПС 27 991 73 211
Пассивный ПС 1 12 194 14 837 23,7 (0,05; 14)
Пассивный ПС 2 2 582 7 254
Результаты выбора теоретических распределений продолжительности времени для случаев с напряжением выше 3650 В на шинах активного и пассивных ПС представлены в таблице 3, из которой видно, что наблюдаемые значения критерия хи-квадрат для гамма-распределения не превышают критического. Наблюдаемые значения критерия хи-квадрат для распределения Джонсона Sb только в одном случае превысили критическое. Другие перечисленные выше теоретические законы имеют большие расхождения между наблюдаемыми и критическими значениями. В результате при исследованиях продолжительности времени для случаев с напряжением выше 3650 В на шинах активного и пассивных ПС при подборе функции распределения рекомендуется использовать гамма-распределение.
Таблица 3 - Распределение продолжительности времени для случаев с напряжением выше 3650 В
ПС Наблюдаемое значение распределения Критическое значение хи-квадрат (уровень значимости, степени свободы)
гамма Джонсона Бь
Активный ПС 14,3 32
Пассивный ПС 1 8,9 9 19,7 (0,05; 11)
Пассивный ПС 2 9,9 16
Результаты выбора теоретических распределений продолжительности времени для случаев с напряжением ниже 3300 В на шинах активного и пассивных ПС представлены в таб-
лице 4, из которой видно, что наблюдаемые значения критерия хи-квадрат для Гаусса-распределений не превышают критического. Наблюдаемые значения критерия хи-квадрат для распределения Джонсона Sb во всех случаях превысили критическое. Другие перечисленные выше теоретические законы имеют большие расхождения между наблюдаемыми и критическими значениями. В результате при исследованиях продолжительности времени для случаев с напряжением ниже 3300 В на шинах активного и пассивных ПС при подборе функции распределения рекомендуется использовать логнормальное и гамма-распределения.
Таблица 4 - Распределение продолжительности времени для случаев с напряжением ниже 3300 В
ПС Наблюдаемое значение распределения Критическое значение хи-квадрат (уровень значимости, степени свободы)
Гаусса Джонсона 8Ь
Активный ПС 12,8 (логнормальное) 41
Пассивный ПС 1 18,9 (гамма) 26 19,7 (0,05; 11)
Пассивный ПС 2 13,8 (гамма) 24
Для активных ПС выполнено дополнительное исследование наблюдаемых распределений продолжительности работы ППН и объема электроэнергии, передаваемой ППН в контактную сеть [11, 12]. Результаты подбора законов распределения представлены в таблице 5. В результате получено, что во всех случаях наблюдаемые значения критерия хи-квадрат для распределений Гаусса и Джонсона Sb превысили критическое. Однако наилучшую сходимость наблюдаемых и теоретических частот распределений продолжительности работы ППН и объем электроэнергии показали распределения Джонсона Sb.
Таблица 5 - Исследование продолжительности работы и объемов электроэнергии активного ПС с ППН
Активный ПС Наблюдаемое значение распределения Критическое значение хи-квадрат (уровень значимости, степени свободы)
Гамма Джонсона 8Ь
Продолжительность работы Объем электроэнергии 1618 4529 64 163 19,7 (0,05; 11)
Таким образом, по результатам выполненных измерений наиболее наблюдаемая (более 80 %) продолжительность случаев, при которой напряжение на шинах ПС превышает уровень 3650 В, находится в диапазоне 0 - 3 мин, ниже 3300 В - 0 - 5 мин (более 90 %). Объем энергии, передаваемый в контактную сеть с шин ПС на участках с IV типом профиля пути, в 80 % случаев не превышает 200 кВтч, при этом наиболее наблюдаемые диапазоны значений (более 20 %) 120 - 150 и 170 - 200 кВтч. Наблюдаемая продолжительность случаев, при которых напряжение превышает уровень выше 3650 В, для пассивных постов составляет 1 -2 мин, а для активных ПС - 2 - 3 мин, что объясняется расположением рассматриваемого активного ПС на участке, где напряжение на шинах ТП стабилизируется на уровне 3600 - 3650 В. Для случаев, при которых напряжение на шинах активных ПС ниже уровня 3300 В, продолжительность времени не превышает 60 с при наблюдаемости свыше 95 % от общего количества случаев. Для пассивных ПС количество случаев, в течение которого напряжение ниже 3300 В, выше - в 95 % случаев она не превышает 490 с, при этом продолжительность до 60 с наблюдается в среднем в 60 % случаев. Определяемая условиями тяговой нагрузки продолжительность случаев передачи энергии и ее объемы требуют дополнительного исследования для условий пропуска различных унифицированных масс поездов, пропуска тяжеловесных и длинносоставных поездов и размеров движения. Результаты выбора теоретических законов распределения показывают, что для описания распределения напряжения и объема передаваемой электроэнергии следует руководствоваться полученными экспериментальными распределениями. Наилучшую сходимость наблюдаемых и теоретических частот продолжительности работы в различных режимах показывают распределения Джонсона. Результаты исследования позволяют сформировать технические требования к
режимам работы накопителя электроэнергии на посту секционирования в системе тягового электроснабжения постоянного тока, относящиеся к уставкам по напряжению, продолжительности работы в различных режимах и энергоемкости.
Список литературы
1. ГОСТ 32895-2014. Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения [Текст]. М.: Стандартинформ, 2014. 83 с.
2. Lilien J. L. Transport et Distribution de l'Energie Electrique / J. L. Lilien / Cours donné à l'Institut d'Electricité Montefiore Université de Liège. Загл. с экрана: http://www.tdee.ulg.ac.be/ userfiles/file/intro.pdf. - 2006.
3. Clifford F Bonnett. Practical railway engineering. 2nd Edition. Imperial College Press. -2005. - 189 с.
4. Черемисин, В. Т. Повышение энергетической эффективности системы тягового электроснабжения в условиях работы постов секционирования с накопителями электрической энергии [Текст] / В. Т. Черемисин, В. Л. Незевак, А. П. Шатохин // Известия Томского поли-техн. ун-та // Инжиниринг георесурсов. - 2015. - Т. 326. - № 10. - С. 54 - 64.
5. Черемисин, В. Т. Перспективы применения накопителей электрической энергии в системе тягового электроснабжения постоянного тока [Текст] / В. Т. Черемисин, В. Л. Незевак // Бюллетень результатов научных исследований. - 2015. - № 1 (14). - С. 76 - 83.
6. Незевак, В. Л. Влияние уставок режимов работы накопителя электроэнергии на посту секционирования на эффективность его работы [Текст] / В. Л. Незевак // Материалы науч. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2016. - С. 138 - 144.
7. Аржанников, Б. А. Усиление системы тягового электроснабжения постоянного тока 3,0 кВ при пропуске тяжеловесных поездов [Текст] / Б. А. Аржанников, И. О. Набойченко // Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. - Екатеринбург. - 2015. - № 2 (45). -С. 13 - 17.
8. Хряков, А. А. Измерение тока в счётчиках электрической энергии постоянного тока подвижного состава и тяговых подстанций [Текст] / А. А. Хряков // Омский научный вестник. - Омск. - 2010. - № 3 (93). - С. 196 - 198.
9. Пат. 155368 на полезную модель Российская Федерация, МПК B60M3/00 (2006.01), H02J1/00 (2006.01). Пост секционирования постоянного тока с емкостным накопителем энергии / Незевак В. Л., Черемисин В. Т., Шатохин А. П. (РФ). - 2015114253/11; заявлено 16.04.2015; опубл. 10.10.2015, Бюл. № 28.
10. Кобзарь, А. И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников [Текст] / А. И. Кобзарь. - М.: Физматлит, 2006. - 816 с.
11. Комяков, А. А. Повышение достоверности определения энергетической эффективности эксплуатации энергосберегающих устройств и технологий в системах электроснабжения железных дорог [Текст] / А. А. Комяков, В. В. Эрбес, О. О. Комякова // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы науч. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. - С. 13 - 17.
12. Комяков, А. А. Исследование законов распределения расхода электроэнергии в системах тягового и нетягового электроснабжения [Текст] / А. А. Комяков, В. Л. Незевак // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте. Материалы всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2016. - С. 186 - 191.
References
1. Elektrifikatsiia i elektrosnabzhenie zheleznykh dorog. Terminy i opredeleniia, GOST 32895-2014. Ofitsial'noe izdanie. M.: Standartinform, 2014, 83 p.
2. Lilien J. L. Transport et Distribution de l'Energie Electrique / J. L. Lilien / Cours donné à l'Institut d'Electricité Montefiore Université de Liège. Загл. с экрана: http://www.tdee.ulg.ac.be/ userfiles/file/intro.pdf. - 2006.
3. Clifford F Bonnett. Practical railway engineering. 2nd Edition. Imperial College Press. -2005. 189 c.
4. Cheremisin V. T., Nezevak V. L., Shatokhin A. P. Increase of energy efficiency of traction power supply system in the conditions of partitioning sectioning posts with electric energy storage devices [Povyshenie energeticheskoi effektivnosti sistemy tiagovogo elektrosnabzheniia v uslovi-iakh raboty postov sektsionirovaniia s nakopiteliami elektricheskoi energii]. Izvestiia Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov - Engineering of georesources, 2015, no. 10, pp. 54 - 64.
5. Nezevak V. L., Cheremisin V. T. Prospects for the use of electrical energy storage in the DC traction power supply system [Perspektivy primeneniia nakopitelei elektricheskoi energii v sisteme tiagovogo elektrosnabzheniia postoiannogo toka]. Biulleten' rezul'tatov nauchnykh issledo-vanii - Bulletin of the results of scientific research, 2015, no. 1 (14), pp. 76 - 83.
6. Nezevak V. L. Influence of the settings of the operating modes of the power storage device on the position of sectioning on the efficiency of its operation [Vliianie ustavok rezhimov raboty nakopitelia elektroenergii na postu sektsionirovaniia na effektivnost' ego raboty]. Materialy nauch-noi konferentsii, posviashchennoi Dniu rossiiskoi nauki (Materials of the scientific conference dedicated to the Day of Russian Science). Omsk, 2016, pp. 138 - 144.
7. Arzhannikov B. A., Naboichenko I. O. Strengthening of DC traction power supply system 3.0 kV for passing heavy trains [Usilenie sistemy tiagovogo elektrosnabzheniia postoiannogo toka 3,0 kV pri propuske tiazhelovesnykh poezdov]. Transport Urala - Transport of the Urals, 2015, no. 2 (45), pp. 13 - 17.
8. Khriakov A. A. Measurement of current in electric energy meters of direct current of rolling stock and traction substations [Izmerenie toka v schetchikakh elektricheskoi energii postoian-nogo toka podvizhnogo sostava i tiagovykh podstantsii]. Omskii nauchnyi vestnik - Omsk Scientific Bulletin, 2010, no. 3 (93), pp. 196 - 198.
9. Cheremisin V. T., Nezevak V. L., Shatokhin A. P. Patent RU155368, 10.10.2015.
10. Kobzar' A. I. Prikladnaia matematicheskaia statistika. Dlia inzhenerov i nauchnykh rabot-nikov (Applied mathematical statistics. For engineers and scientists). Moscow: FIZMATLIT, 2006, 816 p.
11. Komyakov A. A. Increasing the reliability of determining the energy efficiency of operation of energy saving devices and technologies in the railway power supply systems [Povyishenie dostovernosti opredeleniya energeticheskoy effektivnosti ekspluatatsii energosberegayuschih ustroystv i tehnologiy v sistemah elektrosnabzheniya zheleznyih dorog]. Materialy nauchnoi kon-ferentsii, posviashchennoi Dniu rossiiskoi nauki (Materials of the scientific conference dedicated to the Day of Russian Science). Omsk, 2016, pp. 13 - 17.
12. Komyakov A. A. Study of the laws of distribution of electricity consumption in the power of railways [Issledovanie zakonov raspredeleniya rashoda elektroenergii v sistemah tyagovogo i netyagovogo elektrosnabzheniya]. Materialyi vtoroy vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konfer-entsii s mezhdunarodnyim uchastiem (Materials of the second All-Russian scientific and technical conference with international participation). Omsk, 2016, pp. 186 - 191.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Черемисин Василий Титович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-34-19.
E-mail: [email protected]
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Cheremisin Vasiliy Titovich
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation. Doctor of Technical Sciences, Professor, heard of the department «Rolling stock of electric railways », OSTU. Phone: +7 (3812) 31-34-19. E-mail: [email protected]
Информационные технологии, автоматика, связь, телекоммуникации
Незевак Владислав Леонидович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской части, доцент кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта», ОмГУПС.
Эрбес Виктор Владимирович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, инженер-проектировщик научно-производственной лаборатории «Энергосберегающие технологии и электромагнитная совместимость», ОмГУПС.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Черемисин, В. Т. Результаты оценки режимов работы активных и пассивных постов секционирования в системе тягового электроснабжения с целью выбора параметров накопителей электроэнергии [Текст] / В. Т. Черемисин, В. Л. Незевак, В. В. Эрбес // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. -2017. - № 3 (31). - С. 132 - 143.
Nezevak Vladislav Leonidovich
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation. Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department «Electricity supply of railway transport », OSTU.
Erbes Viktor Vladimirovich
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation. Ph. D. in Engineering, engineer of research-and-production laboratory «Energy-efficient technologies and electromagnetic compatibility», OSTU.
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Cheremisin V. T., Nezevak V. L., Erbes V. V. Results of evaluation of operating modes active and passive sectioning posts in the traction power supply system for the purpose of electricity storage device parameters selection. Journal of Transsib Railway Studies, 2017, vol. 31, no. 3, pp. 132 - 143 (In Russian).
УДК 004.94
В. И. Хабаров, К. В. Красникова
Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС), г. Новосибирск, Российская Федерация
СОЗДАНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МУЛЬТИАГЕНТНОГО И ДИСКРЕТНО-СОБЫТИЙНОГО ПОДХОДОВ НА ПРИМЕРЕ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
Аннотация. В данной статье рассматриваются задачи имитационного моделирования потоков на железнодорожном транспорте. Основной целью данной работы является создание новой технологии моделирования такой сложной системы, как железнодорожная сеть. Научная новизна состоит в применении комбинации агентного и дискретно-событийного подходов в данной предметной области. В ходе исследования были разработаны модели поведения агентов, выделена проблемная ситуация, для которой построена дискретно-событийная часть модели. Проанализированы основные категории штатных и нештатных ситуаций, составлен список ситуаций для реализации их в модели. Были рассмотрены варианты к устранению нештатных ситуаций, выбран алгоритм по их обработке (дискретно-событийная составляющая модели). Иллюстрацией выполнения работы является имитационная модель железнодорожного участка Западно-Сибирской железной дороги с возможностью перестроения графика движения поездов в зависимости от добавления штатной или нештатной ситуации. В результате моделирования формируются выходные данные: график движения и информационная таблица. В перспективе планируется использовать полученную технологию для создания транспортной модели типа «пересадочный узел».
Ключевые слова: многоподходный, агентный, дискретно-событийный, имитационное моделирование, железнодорожный перегон.
№ 3(31) ИЗВЕСТИЯ Транссиба 143
=2017
