Информационная система для учета электроэнергии в тяговых сетях

Авторы патента:

B60M3/02 - с устройствами для поддержания напряжения в заданных пределах (поддержание напряжения вообще G05F)

Владельцы патента RU 2446065:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения (RU)

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта и направлено на совершенствование системы учета электроэнергии в тяговых сетях. Система содержит подключенные к питающим фидерам контактных проводов межподстанционной зоны, установленные на первой и второй тяговых подстанциях датчики напряжения и тока, которые передают сигналы, пропорциональные измеряемым токам и напряжениям, в станционные устройства контроля. Узлы системы передачи данных и сеть передачи данных на устройство сбора и обработки данных установлены на электровозе. Датчик тока и напряжения подключен к электровозному устройству контроля и управления. При этом станционное и электровозные устройства контроля и управления связаны друг с другом с помощью радиоканала, реализованного с помощью двух радиомодемов. Передача информации от электровоза на тяговую подстанцию происходит при перемещении электровоза мимо подстанции в зоне прямого радиодоступа. С помощью системы ГЛОНАСС осуществляется определение текущих координат электровоза, привязка графика расхода электроэнергии к профилю пройденного пути и определение отклонений от энергооптимального режима ведения поезда. Синхронизация отсчетов времени на тяговой подстанции и на электровозе осуществляется с помощью отсчетов точного времени системы ГЛОНАСС. Технический результат заключается в повышении точности учета расхода электроэнергии тяговых сетей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта, а именно к системам тягового электроснабжения однофазного переменного тока напряжением 27,5 кВ и постоянного тока напряжением 3,3 кВ.

Известен способ прямого определения энергии, потребленной электроподвижным составом (ЭПС) из тяговой сети постоянного тока (патент РФ №2281518), заключающийся в фиксации этой энергии счетчиками энергии, установленными предположительно на всех единицах ЭПС, отличающийся тем, что дополнительно к этому на этих же единицах ЭПС фиксируют количество полученных ампер-часов и, кроме того, фиксируют количество энергии и ампер-часов, отпущенных в тяговую сеть по всем фидерам контактной сети, при этом количество энергии, в действительности потребленной всеми единицами ЭПС, определяют исходя из соблюдения непременного равенства ампер-часов, отпущенных в тяговую сеть по фидерам контактной сети и полученных всеми единицами ЭПС. При этом для повышения точности и удобства расчетов фиксация и энергии, и ампер-часов как на фидерах тяговой сети, так и на единицах ЭПС производится синхронно с необходимыми метками по времени специальными комплексными счетчиками. Недостатками описанного способа являются невозможность оперативного контроля потребления электроэнергии при ведении поезда, т.к. данные по потреблению электроэнергии сравниваются только по возвращении ЭПС в депо; нет возможности вести практический анализ электропотребления по всей длине тяговой сети, выявлять участки с повышенными потерями электроэнергии.

Наиболее близким к предложенному решению является способ определения технологических потерь электроэнергии на участке тяговой сети переменного тока (патент РФ №2267410), заключающийся в измерениях для выбранного участка тока и напряжения на тяговых подстанциях и электровозах, отличающийся тем, что измерения тока и напряжения осуществляют синхронно на каждом фидере контактной сети каждой тяговой подстанции и на электровозах и регистрируют измеренные параметры с периодичностью от 0,1 до 1 мин, вычисляют расходы электроэнергии на тяговых подстанциях и на электровозах и регистрируют их с той же периодичностью, передают вычисленные значения расхода электроэнергии на тяговых подстанциях и на электровозах на устройство сбора и обработки данных, посредством которого рассчитывают электроэнергию, потребленную на тяговых подстанциях в пределах выбранного участка, и на электровозах за время прохождения ими этого участка, а технологические потери электроэнергии в тяговой сети выбранного участка определяют как разность между значениями расхода электроэнергии на тяговых подстанциях и на электровозах.

К недостатками предложенного способа относятся:

1. Необходимость постоянной передачи информации от ЭПС на устройство сбора и обработки данных по радиоканалу с периодичностью от 0,1 до 1 минуты, т.к. технически сложно постоянно передавать сигнал с ЭПС: необходима высокая мощность передатчика, необходима выделенная лицензированная частота для каждого локомотива, при этом частотный диапазон будет постоянно занят.

2. Отсутствие возможности определения местоположения ЭПС и синхронизации потребления электроэнергии с профилем пройденного пути, так как упомянутая синхронизация по времени измерений на тяговых подстанциях и электровозах, позволяющая осуществлять привязку получаемых данных к координате пути, никак не реализована.

3. Синхронизация времени ЭПС при проезде электровозом нейтральной вставки в контактной сети имеет невысокую точность за счет наличия переходных процессов; синхронизация при наличии нескольких ЭПС на межподстанционной зоне затруднительна, так как прекращение потребления тока одним из локомотивов, потребляющих электроэнергию в данной межподстанционной зоне, может компенсироваться увеличением потребления тока другими локомотивами. Упомянутая «Единая система контроля астрономического времени» обеспечивает синхронные измерения и регистрацию всех регистрируемых параметров только на тяговых подстанциях, так как отсутствует передача сигналов точного времени от главного процессора на ЭПС.

Целью изобретения является повышение точности учета электроэнергии тяговых сетей электроснабжения за счет синхронизации времени систем контроля электроэнергии электроподвижного состава и тяговых подстанций и определения текущего положения ЭПС с помощью использования системы ГЛОНАСС, а также записи информации об электропотреблении ЭПС при движении по межподстанционной зоне и передаче ее на устройство сбора и обработки данных при передвижении ЭПС в зоне радиодоступа.

Указанная цель достигается тем, что в информационной системе для учета электроэнергии в тяговых сетях, содержащей подключенные к питающим фидерам контактных проводов межподстанционной зоны, установленные на первой и второй тяговых подстанциях датчики напряжения и тока, которые передают сигналы, пропорциональные измеряемым токам и напряжениям, в станционные устройства контроля и управления, передающие информацию о потребляемой электроэнергии через узлы системы передачи данных и сеть передачи данных на устройство сбора и обработки данных, установленный на электровозе датчик тока и напряжения, подключенный к электровозному устройству контроля и управления, при этом станционный и электровозные устройства контроля и управления связаны друг с другом с помощью радиоканала, реализованного с помощью двух радиомодемов, измерение и регистрация токов и напряжений, а также вычисление и регистрация расхода электроэнергии на фидерах тяговой сети и электровозах осуществляется синхронно с помощью устройства сбора и обработки данных, передача информации от электровоза на тяговую подстанцию происходит при перемещении электровоза мимо подстанции в зоне прямого радиодоступа; с помощью системы ГЛОНАСС осуществляется определение текущих координат электровоза, привязка графика расхода электроэнергии к профилю пройденного пути и определение отклонений от энергооптимального режима ведения поезда; синхронизация отсчетов времени на тяговой подстанции и на электровозе осуществляется с помощью отсчетов точного времени системы ГЛОНАСС.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемой системы.

Районные подстанции РП1 и РП2 снабжают тяговые подстанции ТП1 и ТП2, а также и другие тяговые подстанции ТП электроэнергией по трехфазным линиям питания. Тяговые трансформаторы преобразуют входное напряжение к величине 27,5 кВ и питают этим напряжением контактную сеть, причем смежные подстанции питают одну межподстанционную зону с двух сторон. На всех тяговых подстанциях установлено одинаковое оборудование. Учет электроэнергии, потребляемой от тяговых подстанций, осуществляется с помощью датчиков тока и напряжения ДТН. Информация о величинах тока и напряжения поступает на устройство контроля и управления УКУ, где каждый отсчет синхронизируется с помощью системы ГЛОНАСС, сигналы которой принимаются с помощью приемника ГЛОНАСС ПГ. УКУ рассчитывает расход электроэнергии, регистрирует и отправляет данные через адаптер СПД и сеть передачи данных в устройство сбора и обработки данных.

На электровозе также расположены датчики тока и напряжения, которые передают информацию на электровозное устройство контроля и управления УКУ, которое осуществляет расчет расхода электроэнергии, регистрирует его. УКУ также принимает от приемника ГЛОНАСС информацию для синхронизации времени отсчетов и информацию о местоположении электровоза. УКУ привязывает информацию о расходе электроэнергии с профилем пути, пройденным электроподвижным составом, и передает ее в устройство сбора и обработки данных с помощью радиомодемов УКВ, один из которых расположен на электровозе, второй - на тяговой подстанции. Передача данных происходит только тогда, когда электровоз проходит мимо подстанции в зоне радиодоступа. За счет этого возможно уменьшить мощность передатчика, использовать общедоступную частоту для передачи данных, например 430 МГц. Передача ведется непостоянно, за счет этого освобождается используемый радиоканал связи.

Предложенная система позволит определять режимы электропотребления на каждом участке, по каждому фидеру, а также высчитывать потери электроэнергии в реальном времени. Сравнение режимов текущего энергопотребления с энергооптимальными режимами позволит в реальном времени управлять системой электроснабжения.

Информационная система может использоваться для сетей тягового электроснабжения как переменного, так и постоянного тока, разница лишь в используемых датчиках тока и напряжения.

Таким образом, использование предложенной информационной системы позволит увеличить точность учета электроэнергии за счет передачи информации об энергопотреблении с электровоза в устройство сбора и обработки данных при прохождении электровоза мимо тяговой подстанции в зоне доступа радиомодемов, синхронизации отсчетов датчиков тока и напряжения с помощью системы ГЛОНАСС. С помощью этой же системы электровозное устройство контроля и управления определяет текущие географические координаты электровоза, привязывает величину электропотребления к профилю пройденного пути, что дает возможность анализа энергозатрат путем сравнения их с графиками энергооптимального ведения поезда.

1. Информационная система для учета электроэнергии в тяговых сетях, содержащая подключенные к питающим фидерам контактных проводов межподстанционной зоны, установленные на первой и второй тяговых подстанциях датчики напряжения и тока, которые передают сигналы, пропорциональные измеряемым токам и напряжениям, в станционные устройства контроля и управления, передающие информацию о потребляемой электроэнергии через узлы системы передачи данных; сеть передачи данных на устройство сбора и обработки данных; установленный на электровозе датчик тока и напряжения, подключенный к электровозному устройству контроля и управления, при этом станционный и электровозные устройства контроля и управления связаны друг с другом с помощью радиоканала, реализованного с помощью двух радиомодемов, измерение и регистрация токов и напряжений, а также вычисление и регистрация расхода электроэнергии на фидерах тяговой сети и электровозах осуществляется синхронно с помощью устройства сбора и обработки данных, отличающаяся тем, что передача информации от электровоза на тяговую подстанцию происходит при перемещении электровоза мимо подстанции в зоне прямого радиодоступа.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что с помощью системы ГЛОНАСС осуществляется определение текущих координат электровоза, привязка графика расхода электроэнергии к профилю пройденного пути и определение отклонений от энергооптимального режима ведения поезда.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что синхронизация отсчетов времени на тяговой подстанции и на электровозе осуществляется с помощью отсчетов точного времени системы ГЛОНАСС.

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта и направлено на повышение эффективности системы электроснабжения. .

Устройство для автоматического регулирования напряжения на тяговой подстанции и в контактной сети // 2415033

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования напряжения в контактной сети на электрифицированном железнодорожном транспорте. .

Устройство поперечной емкостной компенсации // 2410252

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ. .

Устройство для автоматического регулирования напряжения на тяговой подстанции и в контактной сети // 2379203

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулированию напряжения, и может найти применение в устройствах для автоматического регулирования напряжения в контактной сети на электрифицированном железнодорожном транспорте.

Пост секционирования контактной сети переменного тока с установкой поперечной емкостной компенсации // 2352478

Изобретение относится к системе электроснабжения электрических железных дорог, а именно, к устройствам автоматизации постов секционирования контактной сети переменного тока с установками поперечной емкостной компенсации (КУ).

Способ перевода участков железных дорог, электрифицированных на постоянном токе 3,3 кв, на переменный однофазный ток 25,5 кв и устройство для его осуществления // 2351487

Изобретение относится к способам перевода участков железных дорог, электрифицированных на постоянном токе 3,3 кВ, на переменный ток 27,5 кВ и может быть использовано при переводе всех существующих участков ж.д.

Устройство для снижения уравнительных токов и ограничения токов короткого замыкания // 2137623

Изобретение относится к области электроснабжения электрических железных дорог переменного тока и предназначено для использования при необходимости ограничения токов короткого замыкания и регулирования напряжения на фидерах контактной сети.

Способ определения уравнительного тока на двухпутном участке тяговой сети переменного тока // 2128120

Изобретение относится к электрифицированному железнодорожному транспорту. .

Способ определения уравнительного тока на участке тяговой сети переменного тока при двухстороннем питании // 2116206

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта и предназначено для использования при электрических расчетах тяговой сети переменного тока с двухсторонним питанием.

Контактная сеть переменного тока // 2071426

Изобретение относится к области электроснабжения электрифицированных железных дорог однофазного переменного тока. .

Устройство для автоматического регулирования напряжения на тяговой подстанции и в контактной сети // 2481203

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта и может найти применение в устройствах для автоматического регулирования напряжения в контактной сети

Устройство для электроснабжения железных дорог переменного тока двухпутного участка // 2489277

Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам переменного тока, а именно к устройствам электроснабжения однофазных тяговых потребителей и трехфазных районных нагрузок

Тяговая сеть электрифицированных железных дорог переменного тока // 2492074

Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам переменного тока и направлено на увеличение пропускной способности участка железной дороги

Способ направленного обмена энергией между электрическими сетями коммунального хозяйства и городского электрифицированного транспорта // 2504886

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в городских электрических сетях коммунального хозяйства и городского электрифицированного транспорта. Технический результат - снижение потерь в объединенной системе городского электроснабжения, увеличение срока службы трансформаторных подстанций и электрооборудования на транспорте и улучшение условий для управления городским электрифицированным транспортом, повышение комфортности пассажирских перевозок. Способ направленного обмена энергией между коммунальными сетями и транспортными сетями городского электрифицированного транспорта заключается в том, что на участках с повышенным (пониженным) напряжением в транспортной сети механические переключатели отпаек на высокой стороне главных трансформаторов коммунальных подстанций устанавливают на пониженное (повышенное) выходное напряжение, заставляя тем самым стабилизаторы напряжения на высокой или на низкой стороне коммунальных трансформаторных подстанций работать в режиме вольтоприбавления (вольтовычитания), потребляя энергию из транспортной сети (отдавая энергию в транспортную сеть) через инверторы напряжения и вольтодобавочные трансформаторы. Степень потребления или отдачи электрической энергии обеспечивается соответствующей установкой уровня понижения или повышения выходного напряжения у коммунальных подстанций. 1 ил.

Способ подключения тяговых трансформаторов в системе переменного тока 25 кв // 2540685

Способ подключения тяговых трансформаторов в системе переменного тока 25 кВ относится к области электрифицированных железных дорог и может быть использован для питания как тяговой, так и нетяговой нагрузки. Способ подключения тяговых трансформаторов в системе переменного тока 25 кВ заключается, по крайней мере, в двухразовом изменении порядка подключения вводов обмоток тягового трансформатора каждой тяговой подстанции в зависимости от износа изоляции обмоток тягового трансформатора в течение полного срока его службы. Первый раз переключение обмоток вводов тягового трансформатора осуществляют при достижении износа изоляции наиболее изношенных обмоток в диапазоне 0,30-0,40, второй раз - при достижении износа изоляции наиболее изношенных обмоток в диапазоне 0,55-0,70. При этом тяговую обмотку с наибольшим износом подключают к нейтральной вставке контактной сети, обмотку с наименьшим износом изоляции к плечу питания тяговой подстанции. Технический результат заключается в увеличении срока службы тягового трансформатора. 2 ил., 3 табл.

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кв // 2552572

Изобретение направлено на обеспечение электроснабжения тяговых потребителей. Предложенная система содержит реле направления мощности, расположенные на тяговых подстанциях и своими выходами соединенные с блоками управления выключателями, а входами - с блоками определения тока плеча питания тяговых подстанций и трансформаторами напряжения распределительных устройств 27,5 кВ. Каждый трансформатор напряжения фидеров контактной сети тяговой подстанции одним выводом первичной обмотки подключен к фидеру контактной сети тяговой подстанции, а выводами вторичной обмотки - к блоку сравнения напряжений, эти трансформаторы напряжения соединяется только с одним из фидеров контактной сети каждого плеча питания тяговых подстанций, смежные блоки управления выключателями каждых межподстанционных зон соединены друг с другом посредством каналов связи устройств управления выключателями, блоки сравнения напряжений соединены с блоками управления выключателями, блоки управления выключателями связаны посредством каналов связи с устройствами управления выключателями, которые также связаны через каналы связи с выключателями дополнительных пунктов параллельного соединения, блоки определения тока плеча питания тяговых подстанций соединены своими входами с трансформаторами тока фидеров контактной сети тяговых подстанций, дополнительные пункты параллельного соединения с выключателями подключены к контактным подвескам соседних путей вблизи мест подключения фидеров распределительных устройств 27,5 кВ к контактным подвескам контактной сети. Технический результат заключается в повышении качества электроэнергии в питающей энергосистеме. 2 ил.

Способ управления системой электроснабжения железных дорог // 2587128

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Предложен способ управления системой электроснабжения железных дорог, которая включает в себя датчики электрических и неэлектрических величин, локальные контроллеры исполнительных устройств и управляющие контроллеры, содержащие вычислительные средства. Управляющие контроллеры содержат средства прогнозирования изменений параметров режима и средства обучения на основе оперативной оценки результатов управления и разделены по функциональному назначению. При этом управляющие контроллеры, локальные контроллеры исполнительных устройств, центр управления и блок данных оценивания состояния электрической сети подключены по своим протоколам к среде обмена данными, которая содержит обновляемую виртуальную модель электрической сети с изменяемой зоной ответственности на основе заданной чувствительности действий исполнительных устройств к параметрам режима. Через среду обмена данными осуществляется координация управляющих и локальных контроллеров между собой. Технический результат заключается в повышении эффективности и расширении функциональных возможностей управления системой электроснабжения железных дорог. 3 ил.

Способ регулирования напряжения на тяговой подстанции переменного тока // 2592862

Способ относится к системе электроснабжения переменного тока электрических железных дорог, а именно к регулированию напряжения с помощью трансформатора с устройством регулирования напряжения под нагрузкой (УРПН) и с установкой продольной емкостной компенсации (УПК) с нерегулируемой и регулируемой секциями, включенной в отсасывающую линию. Технический результат - повышение эффективности совместной работы УПК и УРПН с учетом симметрирующего свойства УПК. Для достижения технического результата измеряют входное индуктивное сопротивление подстанции до шин 110 (220) кВ и при токе отсасывающей линии менее номинального тока нерегулируемой секции УПК определяют целесообразность включения (отключения) регулируемой секции УПК для приближения сопротивления УПК к сопротивлению подстанции. 1 ил.

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока 25кв // 2595088

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока содержит систему внешнего электроснабжения, систему районного электроснабжения, тяговые подстанции, тяговую сеть, тяговые нагрузки, диспетчерский пункт, каналы связи, блоки анализа графика движения поездов, нагрузок системы внешнего электроснабжения и районных нагрузок, блок определения времени схемы коммутации по графику движения поездов, по системе внешнего электроснабжения, по районным нагрузкам и питания тяговых нагрузок и блок определения рациональной схемы коммутации питания тяговых нагрузок. Диспетчерский пункт включает в себя поездного диспетчера и энергодиспетчера. Тяговые подстанции содержат силовые трансформаторы с устройством регулирования напряжения под нагрузкой, распределительные устройства высшего, районного и тягового напряжения. Технический результат заключается в обеспечении выполнения графика движения поездов при минимальных потерях электрической энергии с учетом графика нагрузок систем внешнего и районного электроснабжения. 1 ил.

Система для контроля и регулирования мощности и энергии, расходуемой транспортной системой // 2629622

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Система для контроля и регулирования мощности и энергии, расходуемой транспортной системой, содержит тяговые подстанции, соединенные по радиоканалу связи с бортовыми радиомодемами на электровозах. Каждая тяговой подстанции содержит датчик напряжения и датчик тока. Датчики напряжения и тока соединены с устройством контроля и управления тяговой подстанции, которое подключено к центральному устройству сбора и обработки данных энергодиспетчера. На борту электровозов установлены датчики напряжения и тока, подключенные к бортовому блоку контроля и управления, который через бортовую шину соединен с бортовым приемником спутниковой навигации и бортовым радиомодемом. К бортовому блоку контроля и управления подключены модуль формирования сигнала регистрации и модуль хранения номеров временных слотов. На каждой тяговой подстанции введен блок управления радиомодемной связью, состоящий из микропроцессора, приемника сигнала регистрации, блок памяти номеров поездов, блока определения номера временного слота, блока обработки данных. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей системы для контроля и регулирования мощности. 1 ил.