WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

УШАКОВ Сергей Юрьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА И ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЯГУ ПОЕЗДОВ

С УЧЕТОМ ВЗАИМОЗАЕЗДОВ ЛОКОМОТИВНЫХ БРИГАД

Специальность 05.22.07 – «Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

ОМСК 2009

Работа выполнена в Омском государственном университете путей сообщения (ОмГУПС).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

ЧЕРЕМИСИН Василий Титович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

НЕХАЕВ Виктор Алексеевич;

кандидат технических наук, доцент

ОЩЕПКОВ Владимир Александрович.

Ведущая организация:

Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС).

Защита диссертации состоится 23 октября 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при Омском государственном университете путей сообщения по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан 18 сентября 2009 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01.

Тел./факс: (3812) 31-13-44; e-mail: nauka@omgups.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор О. А. Сидоров.

_________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2009

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Одной из главных задач, поставленных перед железными дорогами в «Энергетической стратегии ОАО «РЖД» на период до 2010 г. и на перспективу до 2030 г.», является снижение энергоемкости перевозочного процесса и удельных энергозатрат на тягу поездов. Так, по сети дорог планируется снижение удельного расхода электроэнергии (ЭЭ) на тягу поездов с 116,4 в 2007 г. до 110,3 кВтч/104 ткм брутто в 2020 г. и до 108,1 – к 2030 г. Важным направлением в осуществлении этой задачи является совершенствование организации учета энергоресурсов. Повышение достоверности определения расхода и потерь ЭЭ на тягу поездов позволит повысить эффективность поиска путей их снижения. В настоящее время на сети дорог наблюдается повышенное значение небаланса ЭЭ на тягу поездов (т. е. разницы между количеством ЭЭ, отпущенной от границы балансовой принадлежности тяговых подстанций (ТП) и принятой электроподвижным составом (ЭПС)), которое составляет около 19 % на полигоне постоянного тока и около 8 % на полигоне переменного. Небаланс включает в себя технологические потери ЭЭ, которые определяются технологией ее транспортировки от границы балансовой принадлежности ТП к ЭПС, а также работой различных систем и устройств, связанной с организацией перевозочного процесса, и коммерческие потери, которые обусловлены прежде всего недостатками системы учета ЭЭ на тягу поездов. При этом по экспертной оценке допустимые границы технологических потерь ЭЭ на тягу поездов на полигоне постоянного тока составляют 5,4 – 10,4 %, а на полигоне переменного тока – 3,4 – 6,7 %. Эти значения показывают, что существуют резервы для снижения небаланса путем применения различного рода мероприятий.

Цель диссертационной работы повышение достоверности определения расхода и потерь электрической энергии на тягу поездов путем совершенствования методов их расчета в границах участков работы локомотивных бригад железных дорог с учетом взаимозаездов.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

разработать новый метод приведения расхода электрической энергии от счетчиков электроподвижного состава к счетчикам тяговых подстанций на участках взаимозаездов локомотивных бригад соседних железных дорог, провести его апробацию на сети железных дорог;

оценить целесообразность раздельного расчета расхода и небаланса электрической энергии на тягу поездов для полигонов постоянного и переменного тока с учетом взаимозаездов локомотивных бригад;

устранить расхождение значений основных форм статистической отчетности ОАО «РЖД» ЭО-18 и ТХО-9, отражающих электропотребление на тягу поездов и определить взаимное электропотребление на тягу поездов при взаимозаездах локомотивных бригад железных дорог России и стран ближнего зарубежья;

предложить метод распределения потребляемой на железных дорогах ЭЭ на тягу поездов по контролируемым участкам;

получить с помощью современных высокоточных измерительных средств экспериментальные значения технических потерь ЭЭ в тяговой сети реальной межподстанционной зоны при различных схемах питания контактной сети и использовать их для оценки достоверности расчетных методов определения технических потерь ЭЭ в тяговой сети;

оценить погрешности учета расхода и потерь ЭЭ на тягу поездов в границах плеч обслуживания локомотивных бригад по счетчикам ТП и ЭПС;

определить экономический эффект от внедрения на сети железных дорог предлагаемых методов.

Методы исследования. В работе использованы основные положения и методы теоретической электротехники, электроснабжения железнодорожного транспорта, математической статистики и теории вероятностей, а также имитационное моделирование системы тягового электроснабжения на ЭВМ. Экспериментальные исследования проведены с применением комплексов учета расхода ЭЭ на фидерах контактной сети (ФКС) ТП, бортовых комплексов локомотивов и многоканальных измерительно-вычислительных комплексов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: комплексно решен ряд задач, позволяющих повысить достоверность расчета расхода и потерь электрической энергии на тягу поездов по счетчикам ТП и ЭПС на железных дорогах ОАО «РЖД» за счет совершенствования учета взаимозаездов локомотивных бригад соседних железных дорог.

К наиболее значимым необходимо отнести следующие теоретические результаты:

разработан новый метод приведения расхода электрической энергии от счетчиков электроподвижного состава к счетчикам тяговых подстанций на участках взаимозаездов локомотивных бригад соседних железных дорог, обеспечивающий достоверное распределение расхода ЭЭ между железными дорогами;

предложен метод распределения потребляемой на железных дорогах ЭЭ на тягу поездов по контролируемым участкам, позволяющий выявлять наиболее проблемные из них по уровню удельного расхода и потерь электрической энергии;

полученные с помощью современных высокоточных измерительных средств экспериментальные значения технических потерь ЭЭ в тяговой сети реальной межподстанционной зоны при различных схемах питания контактной сети использованы для оценки достоверности расчетных методов определения технических потерь ЭЭ в тяговой сети.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена практической реализацией результатов на сети железных дорог. Соответствие экспериментальных и теоретических результатов исследования величины потерь ЭЭ в тяговой сети на реальном участке одной из железных дорог подтверждено с помощью F-критерия Фишера, значение которого составило 1,08 при критическом значении 2,82 для соответствующего числа степеней свободы и уровня значимости 0,05.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

разработанный метод приведения расхода ЭЭ от счетчиков ЭПС к счетчикам ТП на участках взаимозаездов локомотивных бригад апробирован на сети железных дорог и применен в «Методике расчета расхода электрической энергии на тягу поездов в границах железных дорог и участков работы локомотивных бригад»;

предложенный метод распределения потребляемой на железных дорогах ЭЭ на тягу поездов по контролируемым участкам, позволяющий выявлять наиболее проблемные из них в плане уровня удельного расхода и потерь электрической энергии, апробирован на одной из железных дорог;

полученные на современном этапе развития измерительной техники экспериментальные значения технических потерь ЭЭ в тяговой сети реальной межподстанционной зоны при различных схемах питания контактной сети могут быть использованы для выполнения оценки достоверности как существующих расчетных методов определения технических потерь ЭЭ в тяговой сети, так и вновь создаваемых; с помощью полученных данных выполнена оценка адекватности программного комплекса КОРТЭС.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (Екатеринбург, 2006); на пятой международной конференции европейских студентов транспортных наук «Transportation as a Mean of Globalization» (Прага, Пардубице, 2007); на международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Сибирского государственного университета путей сообщения, «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе. Кадровое и научно-техническое обеспечение процессов интеграции в мировую транспортную систему» (Новосибирск, 2007); на научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение на Западно-Сибирской железной дороге 2008» (Омск, 2008), на научно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте» (Омск, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе девять статей (из них две – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ) и тезисы двух докладов на международных научно-технической и научно-практической конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, списка литературных источников и пяти приложений. Работа изложена на 143 страницах основного текста, содержит 45 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 129 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая ценность работы.

В первом разделе проведен анализ существующих методов расчета расхода и потерь ЭЭ на тягу поездов на сети железных дорог, а также методов определения величины технических потерь ЭЭ в тяговой сети. Установлена необходимость их совершенствования.

Удлинение плеч обслуживания локомотивных бригад с целью повышения экономической эффективности перевозочного процесса привело к необходимости разработки новых методов расчета расхода и потерь ЭЭ на тягу поездов в условиях взаимозаездов локомотивных бригад соседних железных дорог. Исследованиями в этой области занимались ученые ВНИИЖТа, ВНИИАСа, МГУПСа, ПГУПСа, РГОТУПСа, ДвГУПСа, ИрГУПСа, СамГУПСа, ОмГУПСа и других ведущих научных организаций.

Однако существующие методы либо не достаточно точно отражают энергораспределение между железными дорогами при взаимозаездах локомотивных бригад, либо требуют расчетов высокой сложности, что делает их малопригодными для практики.

Таким образом, существует необходимость разработки метода расчета расхода и небаланса ЭЭ в границах участков работы локомотивных бригад, который отвечал бы двум основным требованиям: достоверности расчетов и практической применимости на сети железных дорог.

Важным направлением развития железных дорог является снижение небаланса до уровня технологических потерь ЭЭ на тягу поездов. Система электрической тяги функционирует в условиях действия значительного количества случайных факторов, поэтому расчет технических потерь ЭЭ в тяговой сети железной дороги должен производиться специальными методами, учитывающими специфику тяговой нагрузки. Такие методы расчета получили развитие в работах Б. А. Аржанникова, М. П. Бадера, В. Д. Бардушко, А. С. Бочева, А. Т. Буркова, А. Л. Быкадорова, Л. А. Германа, В. Л. Григорьева, В. Т. Доманского, Б. Е. Дынькина, Ю. И. Жаркова, А. Б. Косарева, А. В. Котельникова, Р. Р. Мамошина, К. Г. Марквардта, Н. И. Молина, Ю. П. Неугодникова, В. Т. Черемисина и других авторов.

Основная направленность самого процесса развития методов расчета заключается в стремлении более глубокого отображения реального расположения поездов в межподстанционной зоне и точного определения значений потребляемых ими токов, а также в применении имитационных моделей. Существенный вклад в область построения имитационных моделей внесли ученые Д. В. Бирюков, В. П. Закарюкин, В. А. Кисляков, А. В. Крюков, В. Е. Марский, А. Н. Митрофанов, Э. В. Тер-Оганов и др.

Несмотря на известные преимущества имитационных моделей, среди которых можно отметить высокую степень детализации систем любого уровня сложности, возможность исследования динамики развития процесса и другие, у этих моделей имеется и ряд недостатков: высокая стоимость разработки и эксплуатации программного обеспечения, затруднения при оценке точности получаемых результатов расчета значений технических потерь ЭЭ в тяговой сети и задаваемых параметров, следовательно, актуальной является задача получения достоверных экспериментальных данных о величине технических потерь в тяговой сети реального участка, которые могут использоваться в качестве инструмента оценки адекватности любых имитационных моделей системы тягового электроснабжения.

Второй раздел посвящен разработке нового метода расчета расхода ЭЭ на тягу поездов в границах участков работы локомотивных бригад железных дорог и его опытной проверке на сети железных дорог.

Отсутствие на сети дорог единого достоверного практически применимого метода расчета расхода и небаланса ЭЭ на тягу поездов в границах участков работы локомотивных бригад приводит к существенному искажению ежемесячной статистической отчетности. Расхождение в потреблении ЭЭ на тягу поездов по основным формам статотчетности ТХО-9 и ЭО-18 ежегодно составляет около 500 млн кВтч, т. е. более 1 % всего объема ЭЭ, ежегодно расходуемого на тягу поездов, не контролируется. Это обстоятельство указывает на необходимость разработки более совершенного метода расчета расхода и небаланса ЭЭ на тягу поездов в границах участков работы локомотивных бригад.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»