Вплив рівня напруг на шинах тягових підстанцій на енергетичні характеристики системи електропостачання

Для системи електропостачання електротранспорту рівень напруги відіграє визначальну роль. Нормативні документи встановлюють вимоги до рівнів напруги. Величина напруги на струмоприймачі електровоза впливає на швидкість руху поїздів, на стабільність роботи допоміжного устаткування електровозів. Такі енергетичні характеристики системи електропостачання як втрати в контактній мережі, тягових підстанціях, постах секціонування й пунктах паралельного з'єднання також залежать від напруги. Характер зміни напруги на шинах тягових підстанцій по-різному впливає на втрати в елементах системи тягового електропостачання. Якщо напруга знижується, то це викликає зменшення втрат на намагнічування в устаткуванні підстанцій і електровозів. Це у свою чергу викличе зниження питомих витрат на тягу. Однак, зниження напруги викличе додаткові втрати електроенергії в контактній мережі. Звідси, існує завдання по визначенню раціональних рівнів напруги на шинах тягових підстанцій. У цей час на переважній більшості тягових підстанцій, на жаль, регулювання напруги може здійснюватися лише за допомогою переключення відгалужень трансформаторів (за допомогою обладнань регулювання під навантаженням РПН). На жаль, на тягових підстанціях залізниць постійного струму застосовують силове устаткування різних типів. У даних умовах не представляється можливим установлювати однакові рівні напруги на шинах тягових підстанцій. У даних умовах, у тяговій мережі протікають зрівнювальні струми, що приводять до додаткових втрат енергії.

Вставити матеріал зі статті битюков, куз., сыченко

Залежно від повноти розгляду завдання оптимізації системи тягового електропостачання критерієм оптимальності повинні бути різні величини, наприклад: втрати потужності від зрівнювальних струмів, питомі витрати енергії на тягу поїздів, наведені витрати на перевезення вантажів.

Керуючими параметрами системи електропостачання є величини напруги на шинах тягових підстанцій, а точніше положення перемикачів відгалужень силових трансформаторів. Саме вони, при фіксованій схемі електропостачання, визначають напругу на струмоприймачах електровозів.

У зв'язку зі складністю поставленого завдання, застосування традиційних методів розрахунків для знаходження оптимальних напруг неефективно. Доцільніше скористатися спеціальними математичними методами оптимізації. Для цього необхідно створити математичну модель роботи системи тягового електропостачання, яка була б адекватна реальній системі. Оптимізація виконується безпосередньо на цій математичній моделі. Отримані значення керуючих параметрів установлюються потім у реальній системі.

Складність математичних моделей, наявність у них нелінійних залежностей, а також дискретність керуючих параметрів не дозволяють застосування прямих методів оптимізації, де відразу визначаються оптимальні параметри. Завдання може бути вирішена тільки за допомогою наближених ітераційних методів, коли проводиться цілеспрямований пошук, на кожному кроці якого відбувається зближення розв'язку до оптимального.

Для математичної моделі оптимізації потрібна така методика розхунку системи електропостачання, яка дозволяє визначати критерій оптимальності як функцію керуючих параметрів моделі. У справжній роботі для цієї мети створена спеціальна методика розрахунків, наведена в третьому розділі. Разом з методом динамічного програмування, прийнятим для розв'язку завдання оптимізації, вона становить математичну модель системи.