67
анализ динамических процессов с учётом влияния тяговых
нагрузок.
Следует отметить, что электрифицированные железные
дороги представляют собой специфическую транспортную
отрасль, в которой связаны между собой функциональные
звенья, обеспечивающие выполнение главной задачи –
перемещения пассажиров и грузов [1, 2].
В системе электроснабжения электрифицированной
железной дороги выделяют две части: первичную
(внешнюю), которая включает все элементы от источников
питания до тяговой подстанции и тяговую, состоящую из
тяговых подстанций и тяговой сети.
Тяговая сеть состоит из контактной сети, рельсового
пути, питающих фидеров и фидера обратного тока тяговых
подстанций, а также других устройств, присоединенных к
контактной сети и рельсам.
Системы электроснабжения электрифицированных
железных дорог имеют ряд особенностей по сравнению с
системами
электроснабжения
других
крупных
промышленных потребителей, а именно: уровни
напряжения в первичной и тяговой частях различны, в
отдельных системах различен и род тока; число питающих
проводов в первичной и тяговой частях, как правило, не
совпадает; часть тягового тока электровоза, при
возвращении его на тяговую подстанцию по рельсам,
протекает по земле; помимо тяговой нагрузки, тяговые
подстанции питают и нетяговых потребителей.
Определение статических характеристик нагрузки
(СХН) по напряжению для тяговой нагрузки часто
затруднено в связи с отсутствием телеметрии в
оперативно-информационном
комплексе
субъекта
оперативно-диспетчерского управления. В этом случае
исходными данными для получения СХН по напряжению
для тяговой нагрузки могут быть либо инструментальные
измерения, полученные от переносных регистрирующих
приборов, подключаемых в электроустановках тяговых
подстанций, либо измерения из автоматизированной
системы коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ),
которой оснащены тяговые подстанции.
Известных научных методов и практических методик
обработки измерений для определения СХН по
напряжению тяговых нагрузок нет, поэтому в докладе
рассматривается
возможность
применения
инструментальных измерений и измерений из АСКУЭ для
определения СХН по напряжению тяговой нагрузки.
II.
М
ОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРУЗКИ
Математическое
описание
узлов
нагрузки
осуществляется с помощью комплексных моделей,
предназначенных для расчётов переходных процессов, и
статических моделей, предназначенных для расчётов
установившихся режимов и статической устойчивости [3-
5]. Статические модели отражают зависимости активной
P
н
и реактивной
Q
н
мощностей нагрузки от изменения модуля
питающего напряжения
U
при допущении постоянства
частоты
P
н
=
f
Р
(
U
);
Q
н
=
f
Q
(
U
).
В зависимости от диапазона изменения питающего
напряжения можно получить линейную, показательную
или полиномиальную модели СХН по напряжению.
Для рассматриваемой в настоящей работе тяговой
нагрузки, определялись линейные СХН по выражениям (1)
и (2):
( )
БАЗ 0
1
БАЗ
;
U
P U P a
a
U
=
+
(1)
( )
БАЗ
0 1
БАЗ
,
U
Q U Q b b
U
=
+
(2)
где
0 1
,
a a
−
коэффициенты СХН по напряжению для
активной мощности в относительных единицах;
0 1
,
b b
−
коэффициенты СХН по напряжению для реактивной
мощности в относительных единицах;
БАЗ БАЗ
,
P
Q
−
базисные значения активной и реактивной мощностей
нагрузки,
соответствующие
базисному
значению
питающего напряжения
БАЗ
ном
U U
=
.
III.
И
СХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СХН
В качестве исходных данных использованы:
1. Инструментальные измерения, полученные с
помощью прибора-анализатора MI 2892 Power Master для
тяговой нагрузки, запитанной от шин 55 кВ тяговой
подстанции 220 кВ при проведении активного
эксперимента.
Для определения СХН по напряжению были измерены
следующие параметры: линейные напряжения
U
и фазные
токи
I
, углы при напряжениях и токах
δ
U
и
δ .
I
На основе измеренных параметров был выполнен
дорасчёт активной
P
и реактивной
Q
мощностей по
формулам (3) и (4):
3
cos δ δ ,
U I
P U I
=
(3)
3
sin δ δ .
U I
Q
U I
=
(4)
2. Измерения из АСКУЭ: напряжение, активная и
реактивная мощности.
IV.
О
БРАБОТКА ДАННЫХ
Обработка инструментальных измерений.
Тяговая нагрузка имеет резко-переменный характер,
обусловленный движением электроподвижного состава.
Для выделения состояний нагрузки использован
кластерный анализ [6].
Кластерный анализ позволяет решить задачу разбиения
заданно
бъектов на подмножества, называемые
кластерами, таким образом, чтобы каждый кластер состоял
из похожих объектов, а объекты разных кластеров
существенно отличались.
Кластерный анализ был реализован с помощью пакета
программ Mathworks Matlab R2016b.
На первом этапе обработки данных произведён
дорасчёт значений активной и реактивной мощностей по
формулам (3) и (4), и сформированы файлы массивов
измерений формата *.csv. Файлы включают: время
поступления и рождения измерений; измерения
U
,
P
,
Q
;
номера измерений для разделения на режимные
