Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Ключевые слова: power quality, power supply systems with traction loads, broad and damping filters, качество электроэнергии, системы электроснабжения с тяговыми нагрузками, широкополосные демпфирующие фильтры

Аннотация: ЦЕЛЬ: Исследовать проблему компенсации несинусоидальных режимов в электроэнергетических системах с крупными тяговыми нагрузками, рассмотреть возможность уменьшения искажений напряжения за счет рационального выбора фильтрокомпенсирующих устройств, устанавливаемых в тяговых сетях. Методы. При решении поставленной задачи исследовано влияние параметров системы электроснабжения на несинусоидальные режимы с помощью модели системы электроснабжения, реализованной в среде Matlab/Simulink. Анализ показал, что система тягового электроснабжения и внешняя сеть образуют резонансную систему, частотные характеристики которой зависят как от параметров тяговой сети, так и от параметров системы внешнего электроснабжения. Предложен общий метод проектирования широкополосных демпфирующих фильтров лестничной структуры, основанный на оптимизации частотных характеристик фильтра в пространстве параметров реактивных элементов. С его помощью рассчитаны параметры широкополосных фильтров третьего-пятого порядка, позволяющих минимизировать искажения напряжения в системе электроснабжения. Результаты. Рассмотрены фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) в форме параллельного соединения узкополосных и широкополосных звеньев, осуществляющих компенсацию искажений напряжения на токоприемниках локомотивов и демпфирование резонансных режимов в системе тяговая сеть-трансформатор-внешняя сеть. Сравнительный анализ характеристик компенсирующих устройств показал, что ФКУ с широкополосными демпфирующими фильтрами имеют значительно лучшие компенсационные характеристики, чем традиционные ФКУ на основе узкополосных звеньев. Заключение. В статье рассмотрен общий метод проектирования широкополосных демпфирующих фильтров, основанный на оптимизации частотных характеристик фильтра в пространстве параметров реактивных элементов. При расчете фильтра с помощью предложенного метода учитываются спектральный состав тока локомотива, а также частотные характеристики тяговой сети. Анализ вариантов ФКУ показал, что использование широкополосных демпфирующих фильтров позволяет уменьшить суммарный коэффициент гармоник напряжения на токоприемнике локомотива, снизить режимные перенапряжения за счет демпфирования резонансных режимов, увеличить среднее значение напряжения на токоприемнике. THE PURPOSE. With the problem of voltage distortions compensation in electric power systems with large traction loads. It is shown that the voltage distortion in railways are mainly caused by harmonic resonance and harmonic emission drawn by thyristor-based locomotive converters. METHODS. A model of a power supply system with traction load, implemented in the in Matlab/Simulinks of tware, is considered . The influence of the power supply system parameters on the power system frequency characteristics is investigated. It is shown that the traction power supply system and the external network form a resonant system, the frequency characteristics of which depend on both the parameters of the traction network and the external power supply system. A general method for designing broadband damping filters based on the frequency characteristics optimization is proposed. The parameters of the third -fifth order broadband filters are calculated. RESULTS. Filter-compensating devices in the form of parallel connection of narrow-band and broad-band passive filters that compensate for pantograph voltage distortions and damping resonant modes in the power system are proposed. Comparative analysis of passive filtering systems with broadband damping filters is performed. It is shown that such filtering system shave significantly better compensation characteristics than traditional narrow-band devices. CONCLUSION. It is shown that the harmful harmonic distortions in power supply systems with traction load are mainly caused by harmonic resonance and massive harmonic emission. Passive filtering systems with broadband damping filters are considered. A general method of broadband damping filter design is proposed. Designed filters can be effective for voltage distortions compensation in railway traction systems and external network.

Журнал: Вестник Казанского государственного энергетического университета

Выпуск журнала: Т. 12, № 4

Номера страниц: 38-52

ISSN журнала: 20726007

Место издания: Казань

Издатель: Казанский государственный энергетический университет

• Шандрыгин Денис Александрович (Сибирский Федеральный Университет)
• Довгун Валерий Петрович (Сибирский Федеральный Университет)
• Егоров Денис Эдуардович (Сибирский Федеральный Университет)
• Солопко Ирина Владимировна (Сибирский Федеральный Университет)
• Шишкин Захар Андреевич (Сибирский Федеральный Университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК