автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Исследование эффективности применения сверхпроводникового индуктивного накопителя энергии на тяговой подстанции постоянного тока

На правах рукописи

ЗАРУЦКАЯ ТАТЬЯНА АЛЕКСЕЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕРХПРОВОДНИКОВОГО ИНДУКТИВНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ НА ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Специальность 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов

и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону - 2004

Работа выполнена в государственном образовательном учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» (РГУПС)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

БЫКАДОРОВ Александр Леонович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

БОЧЕВ Александр Сергеевич

кандидат технических наук, доцент МИШКОВИЧ Владимир Ильич

Ведущая организация - Уральский государственный

университет путей сообщения, г. Екатеринбург

Защита диссертации состоится «3О » ц>ой.я_ 2004 г. в Ж.ОО

часов на заседании диссертационного совета Д 218.010.01 при Ростовском государственном университете путей сообщения (РГУПС) по адресу: 344038, Ростов-на-Дону, пл. Народного Ополчения 2, конференц-зал.

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

Автореферат разослан «2 ^оя. 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218.010,01^/^)^

доктор техн. наук, профессор В. А. Соломин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы приняла особое значение проблема сокращения энергопотребления и экономии топливно-энергетических ресурсов. Система тягового электроснабжения (СТЭ) является одним из наиболее энергоемких потребителей. Ее специфической особенностью является значительная неравномерность потребления электроэнергии на движение поездов и существенные потери в системе электроснабжения.

В соответствии с Постановлением Правительства Российской федерации от 2 ноября 1995 г. №1087 «О неотложных мерах по энергосбережению», Указанием МПС №А-478у от 30 апреля 1996 г. «Об отраслевой программе по сбережению топливно-энергетических ресурсов» на первое место выдвигаются ресурсосберегающие технологии. Поэтому необходимы новые технические решения, направленные на экономию электрической энергии в СТЭ. Работы, проводимые в этом направлении, сегодня являются наиболее актуальными.

Следует особо отметить вновь проявленный в последнее время в нашей стране и за рубежом интерес к различного рода накопителям энергии с целью повышения технико-экономических показателей электрической тяги. Проблемы применения накопителей энергии на транспорте исследовались в работах В.Н.Пупынина, В.П.Феоктистова, А.С. Бочева, Е.П.Фигурнова, А.Л. Быкадорова, А.Д.Петрушина, М.Павелчика и других ученых. Среди накопителей энергии особый интерес представляют сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии (СПИН) с возможностью длительного срока ее хранения, которым несомненно принадлежит будущее в различных областях электроэнергетики.

Учитывая накопленные знания и опыт в области сверхпроводимости, следует ожидать, что в первое десятилетие XXI в. начнется промышленное производство и освоение нового поколения сверхпроводникового электротехнического оборудования. Сегодня в индустриально развитых странах (США, Япония, Германия и др.) существуют специальные, финансируемые правительствами программы по развитию и применению сверхпроводниковых технологий в различных областяхдеятельности.

Например, в США существует программа «Сверхпроводимость для электроэнергетики 1996-2010 гг.», официальной целью которой является, завоевание электромашиностроительными фирмами США мирового рынка по производству и внедрению сверхпроводникового оборудования.

Для успешного развития отечественной промышленности и транспорта в XXI веке, требуется ускоренное развитие и использование сверхпроводниковых технологий как в электроэнергетике, так и в других отраслях. Тем более, что в нашей стране имеются фундаментальные исследования в этой области, выполненные в «Институте сверхпроводимости и физики твердого тела РНЦ (Курчатовский институт)», «Научно-исследовательском институте аппаратуры

(НИИЭФА) им. Д.В. Ефремова». Однако работ, посвященных применению СПИН в системе тягового электроснабжения постоянного тока не проводилось. Работы по усовершенствованию эффективности системы тягового электроснабжения постоянного тока могут быть выполнены на основе сверхпроводниковых технологий.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исследование принципиальной возможности применения СПИН в тяговых сетях постоянного тока для уменьшения потерь энергии и теоретическое обоснование стационарных и переходных режимов работы и схемотехнических решений СПИН в тяговом электроснабжении.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- разработаны требования к СПИН, установленному на тяговой подстанции (ТП) постоянного тока;

- разработан способ и схема дозированного двустороннего обмена энергией СПИН с системой тягового электроснабжения;

- исследована работа СПИН в стационарных режимах;

- исследованы переходные процессы при работе СПИН в различных режимах;

- исследована возможность применения СПИН в качестве приемника избыточной энергии рекуперации;

- разработана методика расчета энергоемкости СПИН;

- исследовано влияние конструкции СПИН на параметры коммутационных аппаратов;

- исследована технико-экономическая эффективность применения СПИН в тяговых сетях постоянного тока;

- исследована эффективность применения СПИН в- условиях применения дифференцированных тарифов.

Методика выполнения исследований. Для решения поставленных задач принят комплексный метод исследований, включающий в себя анализ и обобщение данных научно-технической литературы, теоретические и экспериментальные исследования, которые базируются на использовании современных методов компьютерного моделирования и соответствующих пакетов прикладных программ для схемотехнического моделирования. В работе также использованы методы математического моделирования, высшей алгебры, теории вероятностей, методологические принципы исследования операций и математические методы обработки научных результатов.

Научная новизна. В диссертации впервые решен ряд теоретических задач, посвященных проблемам использования СПИН в СТЭ железных дорог постоянного тока 3,3 кВ, в том числе:

- предложен способ и разработана схема дозированного двухстороннего обмена энергией СПИН с системой тягового электроснабжения;

- разработана математическая модель СПИН, подключенного к системе тягового электроснабжения;

- разработана методика исследования стационарных режимов, включая режим рекуперации, и переходных процессов в СТЭ при использовании СПИН;

- создана имитационная модель СТЭ, в которой впервые учтен СПИН в качестве приемника избыточной энергии рекуперации;

- разработана методика расчета энергоемкости СПИН;

- разработана методика расчета индуктивности многосекционного тороидального СПИН для ТП;

- предложена методика технико-экономической оценки эффективности применения СПИН в тяговых сетях постоянного тока при расчетах за электроэнергию по одноставочному или дифференцированному тарифам.

Практическая ценность работы. Выполнен большой объем теоретических исследований, на базе которых разработаны принципиальные схемные решения и методики, позволяющие обоснованно подходить к расчетам и практической реализации внедрения СПИН на электрических железных дорогах.

Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертации, докладывались и были одобрены на: международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г.Ростов-на-Дону, 28 октября 1999 г.); на второй отраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении» (г. Ростов-на-Дону, 23-24 ноября 2001 г.); на отраслевых научно-теоретических конференциях профхосрскснтреподаватгльского состава «Транспорт - 20002003».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных

работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературных источников и приложений. Она содержит 171 страницу основного текста, в том числе 83 рисунка и 8 таблиц, список литературных источников содержащий 93 наименования и 6 приложений на 24 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена обзору существующих традиционных мер повышения эффективности работы СТЭ постоянного тока, которые позволяют снизить потери энергии как в тяговой сети, так и в системе внешнего электроснабжения. Одним из перспективных направлений дальнейшего уменьшения потерь на ТП и во внешней системе электроснабжения является применение НЭ.

Произведен обзор существующих накопителей энергии и выбор рекомендуемого типа для электрифицированных железных дорог постоянного тока. В СТЭ возможно использование трех типов НЭ: емкостного, инерционного и сверхпроводникового индуктивного. Каждый нх этих типов обладает как рядом преимуществ, так и определенным набором недостатков.

В результате проведенного анализа в качестве наиболее перспективного для системы тягового электроснабжения был выбран -сверхпроводниковый индуктивный накопитель энергии (СПИН), поскольку он не требует преобразования видов энергии, обладает высоким КПД и высоким быстродействием. Местом установки НЭ являются шины тяговой подстанции. Цель установки - уменьшение потерь энергии на ТП и во внешней системе электроснабжения.

Вторая глава посвящена разработке схемы СПИН с блоком дозированного обмена энергией с ТП и разработке ее компьютерной модели, которая необходима для проведения комплекса исследований переходных процессов во всех режимах работы и обоснования принятия схемотехнических решений.

СПИН представляет собой сложную техническую систему, сочетающую криогенную и электротехническую аппаратуру. Каждая из этих составляющих требует проведения самостоятельных больших исследовательских работ, поэтому при выполнении диссертации ставилась задача исследования только электротехнических аспектов применения СПИН в тяговых сетях постоянного тока.

На рис. 1 представлена предлагаемая схема подключения СПИН на ТП. Она является реверсивной и позволяет как отбирать энергию из СПИН, так и закачивать энергию в него. При этом на подстанции не требуется инвертор, поскольку его функции на себя берет СПИН.

Энергия от СПИН в тяговую сеть постоянного тока и обратно поступает порциями с промежуточным запасом ее в блоке конденсаторов, который выполняет функцию «буферного» накопителя энергии. Сам процесс перераспределения энергии между сверхпроводниковой катушкой индуктивности (СКИ), блоком конденсаторов и тяговой сетью выполняется с помощью полупроводниковых ключей, находящихся вне охлаждаемой зоны и криотронов - в холодной зоне.

Такое подключение НЭ обеспечивает четыре режима работы. Первый режим - накопление энергии в СПИН от ТП. В этом режиме СПИН принимает энергию от ТП в период спада тяговой нагрузки. Второй режим -длительное хранение энергии. В этом режиме контактная сеть питается от ТП, а запасенная энергия в СПИН хранится за счет циркуляции в нем тока без потерь. Третий режим - отдача энергии из СПИН в тяговую сеть. Этот режим позволяет снизить потребление энергии из внешней энергосистемы в период пика энергопотребления. Первый и третий режимы позволят выровнять нагрузку ТП. Четвертый режим - прием энергии рекуперации от электроподвижного состава (ЭПС).

Рис. 1 Схема подключения СПИН на ТП через промежуточный блок передачи энергии.

Для исследования режимов работы ТП постоянного тока со СПИН, подключенным через промежуточный блок передачи энергии, была построена в среде профессионального программного комплекса компьютерная модель, схема замещения которой представлена на рис. 2.

В исходном состоянии ключи К] и К4, расположенные в холодной зоне, находятся в проводящем состоянии, а К2 и Кз заперты. Ток накопителя 1сти (см. рис. 36 и 46) циркулирует в контуре СКИ-К4-ПКЗ-К1 и в интервале времени его величина практически не меняется. К моменту времени 1г конденсатор С успевает принять порцию энергии от конденсатора и ТП через открытый ключ ПК4. Конденсатор С в интервал времени 1г-1з передает очередную порцию заряда в СКИ. При этом ток !<;„, возрастает. Период этого цикла О^з) составляет 3,5 мс.

В режиме длительного хранения энергии происходит хранение энергии в СПИН без потерь в сверхпроводящем контуре и независимая работа ТП на контактную сеть. В этом режиме, в холодной зоне, ключи К и К4 находятся в сверхпроводящем состоянии.

ПК4 ПК5 Холодная зона

Рис. 2. Схема замещения для расчета переходных процессов в системе постоянного тока «ЭПС-ТП-СПИН»

В режиме возврата энергии накопителя в тяговую сеть происходит разряд СПИН на контактную сеть. Алгоритм работы и временные диаграммы работы элементов схемы представлен на рис. 5.

Реальные осциллограммы токов и напряжений в этом режиме в различных элементах схемы за один период работы ключей приведены на рис. 6.

Осциллограмма тока в СКИ представлена на рис. 6а и показывает, что в момент времени срабатывания ключей блока сопряжения, происходит порционное уменьшение тока в СКИ. Это свидетельствует о том, что произошел отбор энергии из СПИН. Периодичность повторения этого цикла 1,5 мс.

В режиме приема избыточной энергии рекуперации происходит накопление энергии в СПИН от рекуперирующего ЭПС. Для этого режима разработан алгоритм заряда СПИН от ЭПС при рекуперации (рис. 7а), получены осциллограммы тока электровоза и тока заряда СПИН при рекуперации (рис. 76 и 7в).

Особый интерес представляет вольт-амперная характеристика НЭ (рис. 7г). В результате проведенных исследований выяснилось, что ток накопителя зависит лишь от длительности открытого состояния ключей ПК4 и ПК5 - 1я и не зависит от напряжения на шинах ТП. По этой причине графическое изображение входных характеристик НЭ представляет семейство горизонтальных прямых для фиксированных значений напряжения на шинах тяговой подстанции

Таким образом, изменяя длительность импульса ^ заряда и разряда блока конденсаторов С, в зависимости от напряжения на шинах подстанции, можно получить искусственную характеристику НЭ (рис. 7д).

а) алгоритм заряда СПИН от ТП

Рис.3 Режим заряда СПИН от ТП

Рис. 5 Режим возврата энергии накопителя в тяговую сеть

Рис. 6 Осциллограммы токов и напряжений в различных элементах схемы при разряде СПИН на КС

я) алгоритм мряЛт СПИН от Э11С яры рекуяерацаж характеристик НЭ при искусственной характеристике Hi

Рис. 7 Режим рекуперации

Блок сопряжения с ТП, содержит 46 высоковольтных конденсаторов типа КЭЭП-1.05-150-УЗ*, соединенных по 4 параллельно и 12 последовательно. Они выпускаются отечественной промышленностью (ОАО «Усть-Каменогорский конденсатор»).

Эффективную совместную работу ТП, ЭПС и СПИН во всем диапазоне нагрузок обеспечивают современные полупроводниковые приборы, например, IGCT 5SHY 35L4502 (производитель ABB Semiconductors AG).

В третьей главе представлена методика создания имитационной модели и результаты исследования на ней влияния НЭ на показатели работы системы тягового электроснабжения. В существующих имитационных моделях не предусматривалось применение НЭ, которые, как показано выше, обладают рядом особенностей. В связи с этим в диссертации разработана имитационная модель двухпутного участка постоянного тока с НЭ и возможностью рекуперации энергии. В основу блока расчета мгновенных схем положен матричный метод и применен кусочно-линейный метод решения задачи. В диссертации предложено расчеты проводить в два этапа, на каждом из которых задача становится линейной.

На первом этапе рассчитывается схема, изображенная на рис. 8, в результате чего находится распределение токов во всех элементах схемы. Если на тяговой подстанции ток получил направление обратное току

тягового режима, то это означает, что напряжение на ней превысило напряжение холостого хода и там имеется избыточный ток рекуперации. На этом заканчивается первый этап решения задачи.

На втором этапе необходимо изменить расчетную схему, включив НЭ на подстанции с избыточным током рекуперации рис. 9. На первом этапе это нельзя было сделать, т.к. заранее неизвестна подстанции с избыточным током рекуперации.

Характеристика НЭ должна вводиться в расчет в качестве элемента замещения той подстанции, на которой обнаружен избыточный ток рекуперации.

Рис. 8 Обобщенная расчетная • Рис. 9 Обобщенная расчетная схема с схема без НЭ включенным НЭ на подстанции А

Искусственная характеристика может быть смоделирована при производстве расчетов на компьютере уравнением:

иНэ=ЕНэ±11/Ою

Наклон искусственной характеристики НЭ можно задавать посредством сопротивления р : при рю> 0 - характеристика будет возрастающей; при рю = 0 — горизонтальной; п ррнз <и0 - падающей (см.

рис. 10).

(1)- внешняя характеристика при работе на тягу; (2) — семейство естественных характеристик НЭ; (3) искусственная характеристика НЭ

Исследования роли СПИН в изменении нагрузки ТП проводилось имитационным моделированием реального двухпутного участка постоянного тока, представляющего собой сеть из 3 тяговых подстанций - К, Н, Р. Принят профиль пути близкий к равнинному. На подстанции Н предусмотрена возможность подключения НЭ для сглаживания нагрузки подстанции.

На рис.11 показан суточный график тока подстанции Н без НЭ, полученный путем имитационного моделирования.

На рис.12 представлен увеличенный во времени фрагмент графика тока подстанции Н. Для учета влияния НЭ были введены граничные значения тока ТП «Н», при которых осуществляется заряд и разряд СПИН. Обозначим ток заряда СПИН - 1мр, а ток разряда СПИН - 1раз. Если нагрузка ТП не превышает значение 1зар (см. рис. 12), о чем сигнализирует датчик тока ДТ, установленный на подстанции (см. рис. 1), блоком управления БУ, вырабатывается команда на включение в работу НЭ. Через блок сопряжения НЭ будет заряжаться от внешней сети в течение всего времени, пока ток ТП остается меньше тока При о чем сигнализирует ДТ, блок

управления подает команду на разряд СПИН. СПИН будет разряжаться в течении всего времени пока

Результаты имитационного моделирования суточного графика подстанции при представлены на рис. 13.

В четвертой главе представлена методика определения энергоемкости СПИН, основанная на анализе графика его энергии, а также исследован КПД СПИН.

В состав программы имитационной модели включена подпрограмма, рассчитывающая энергию заряда и разряда СПИН на каждом шаге работы модели. На каждом шаге времени пока энергия заряда поступает в

СПИН и рассчитывается по формуле: ЦГ,= (/»,- 1тп)'11т"Л-

Аналогично рассчитывается энергия разряда СПИН за время пока 1тп>1рм: ОтВ этих формулах: - напряжение на шинах ТП, кВ; - шаг моделирования, ч.

Энергия СПИН на каждом шаге моделирования вычисляется по формуле:

где WM0 - остаточная энергия СПИН (энергия мертвого объема), необходимая по условиям технологии работы СПИН.

Для определения энергоемкости СПИН необходимо на суточном графике изменения энергии СПИН W(t) выбрать участок с наибольшим перепадом изменения энергии при разряде накопителя. На рис. 14 это участок 1. Максимальное значение энергии, запасенной в СПИН на этом участке, достигает значения 4076 кВт.ч, а минимальное значение -1776 кВт.ч.

/=1 j=l

Рис. 11 Суточный график тока подстанции Н без СПИН

Рис. 12 Фрагмент графика тока подстанции Н

1 120 239 358 477 596 715 834 953 1072 1191 1310 1429 1548

1, мин

Рис. 13 Суточный график тока подстанции «Н» с НЭ при 1,ар = 900 А, а 1ри = 1600 А.

Тогда энергоемкость СПИН можно определить по формуле:

W = у/ _ \у + V/

спин ™ мах ™ мин * тт мо »

где - максимальная энергия запасенная СПИН;

минимальная энергия СПИН.

SOOO

1

/ \ ' / . /

/ ц /

л А г, J \ /

г \ A J \ Л j

1S0Q ■ tW^J

W W

500 /

• /

I 120 ГЛ 35« 477 Мб 7IS »34 953 1072 1191 1310 142* IMS

Рис. 14 Суточный график изменения энергии СПИН при 1ир = 900 А, а 1рш = 1600 А.

Определение КПД установки со СПИН имеет существенное значение для оценки ее технико-экономической эффективности. При работе установки со СПИН часть энергии теряется на промежуточных звеньях схемы: полупроводниковых ключах и блоках конденсаторов. Коэффициент полезного действия в режиме заряда и разряда установки со СПИН достаточно высок и колеблется от 95% до 97%.

В пятой главе рассмотрены конструктивные особенности различных вариантов исполнения СПИН и результаты исследования технико-экономической эффективности применения СПИН на ТП электрифицированных железных дорог постоянного тока. Дана оценка применения СПИН в условиях дифференцированных тарифов.

1

Рис. 15 Катушка Брукса Рис. 16 Тороидальная катушка

Исследованы два вида СПИН: один на основе катушки Брукса (рис. 15), второй - тороидальный (рис. 16). Наружный диаметр катушки Брукса с учетом теплоизоляции составил с!2=3,7 м, а осевая длина 1=1,1 м. Наружный диаметр тороидальной конструкции с учетом теплоизоляции составил А=7,7 м при высоте - 2,1 м.

С целью уменьшения мощности полупроводниковых коммутационных аппаратов и конденсаторов входящих в блок сопряжения, целесообразно обмотку СПИН разбить на N отдельных секций, которые при закачке энергии будут соединены параллельно, а при выводе энергии - последовательно (рис. 17).

Была разработана методика определения индуктивности тороидального многосекционного СПИН (рис. 18).

При этом расчет взаимных индуктивностей секций катушки сводится к расчету взаимных индуктивностей соответствующих «массивных» витков. Выведены расчетные соотношения и рассмотрены частные случаи для определения взаимных индуктивностей рядом лежащих секций.

Взаимная индуктивность двух расчетных секций имеющих и да: витков: МР = \у,\у2М'

Взаимная индуктивность двух секций соответствующих массивных

витков:

где И - величина, которая приводится в таблицах, в функции от отношения - расстояние между секциями;

360 а э а =-, А2 - 1-со52д5тг-2—со50$тв+ , Г ^собО--СОБО

где - угол между секциями тора; - угол между осями секций тора.

Рис. 17 Схема секционированной обмотки СПИН

Рис. 18 Основные конструктивные размеры тороидальной системы

Рассмотрим частные случаи:

1.Прие>90°(рис. 19): <1 = ^^¡11(180-6). а = К^|[1 + со5(180-б)].

2. При б = 90°, а=с!=Кт (рис.20): [ = —созб.А2 = 1 — соэ10+Г—-

3 "с

Рис. 19 Взаимное Рис.20Взаимное Рис.21 Взаимное Рис. 22 Взаимное

расположение расположение расположение расположение

секций при Э > 90° секций при секций при секций при 0 = 0°

9 = 90° в <90°

3. При 9 <90°(рис.21): а = 1^^51116,а = Л^^(1-со5е).

4. При 9 = 0°, а=0, с!=211т (рис. 22): { = сов 6,А2 = 1.

Исследование роли СПИН в изменении потерь энергии во внешней энергосистеме, и оборудовании тяговой подстанции было проведено на имитационной модели, на которой был получен суточный график изменения потерь мощности на каждом шаге моделирования без применения СПИН. и со СПИН энергоемкостью 2550 кВт.ч.

В результате энергоемкость СПИН составила 2550 кВт.ч. Потери энергии за год без СПИН - 6433344 кВт.ч, а со СПИН - 4467600 кВт.ч. Капиталовложения на установку СПИН составили 43,9 млн.руб. Годовой прирост прибыли от внедрения СПИН АП составил 3,1 млн.руб/год.

В диссертации исследована эффективность СПИН в условиях оплаты за электроэнергию на основе дифференцированных тарифов (ДТ) по зонам суток.

Возможность запасать энергию на подстанциях посредством СПИН в ночной период и возвращать ее в пиковый и полупиковый периоды могла бы обеспечить внедрение ДТ на участках железной дороги значительной протяженностью без изменения графика движения.

При этом показателем эффективности электропотребления является. минимизация стоимости потребляемой энергии. Это - оптимизационная задача линейного программирования, целевой функцией которой является составление такого плана потребления энергии, при котором все заявки на потребление энергии будут выполнены, и при этом общая стоимость потребленной энергии за сутки будет минимальной.

В общем случае задача линейного программирования при п тарифах на электроэнергию может быть сформулирована в следующем виде. Пусть -

количество энергии, отдаваемой из ¡-ой зоны ДТ А„ в .Ьую зону ДТ - Вг Переменные хчдолжны удовлетворять следующим условиям:

- суммарное количество энергии, направляемое из ночной тарифной зоны во все остальные, должно быть равно запасу энергии в данной зоне:

- суммарное количество энергии, передаваемое в каждую зону назначения из ночной тарифной зоны, должно быть равно заявке, поданной данной тарифной зоной:

.....£х„=Ь„;

(=1 1=1 1=1

- суммарная стоимость энергопотребления за сутки, т.е. сумма величин Хд, умноженная на соответствующие стоимости Сц, должна быть

т п

минимальной: С —'Е'Е.с х =пип.

пи 1=1

В результате решения задачи установлено, что в условиях применения ДТ и установки СПИН на ТП стоимость потребляемой энергии составила 37,2 млн. руб. Энергоемкость СПИН в этом случае составила 33000 кВт.ч или 118800 МДж. Конструктивные параметры этого СПИН (катушка Брукса) следующие: наружный диаметр - 5,8 м, осевая длина - 1,5 м. Для сравнения была определена стоимость потребляемой энергии по одноставочному тарифу, которая составила 54,7 млн. руб. Таким образом, применение ДТ позволяет снизить затраты на потребление электроэнергии на 31%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проблема экономии электроэнергии сегодня весьма актуальна и должна базироваться помимо традиционных на новых, перспективных решениях, отвечающих современному уровню техники и технологий. С этой целью предлагается установить сверхпроводниковый индуктивный накопитель энергии на тяговой подстанции постоянного тока.

2. Применение СПИН на тяговых подстанциях обеспечивает сокращение потерь энергии и экономию топливно-энергетических ресурсов путем сглаживания нагрузки тяговой подстанции со стороны системы внешнего электроснабжения, повышает безопасность движения поездов в результате приема избыточной энергии рекуперации и дает дополнительную экономию энергии за счет последующего возврата ее непосредственно в тяговую сеть для питания поездов в режиме тяги. Общее снижение потерь энергии от применения СПИН колеблется от 29% до 32%.

3. Предложена и разработана схема сопряжения СПИН с тяговой подстанцией постоянного тока, позволяющая решить сложную задачу дозированного обмена энергией с накопителем.

4. Построена компьютерная модель системы электроснабжения и тяговой подстанции постоянного тока со СПИН с целью исследования переходных процессов при взаимодействии СПИН, ТП и ЭПС в различных режимах работы. Модель позволяет выполнять обоснованную разработку предложений по схемотехническим решениям устройств электроснабжения и получать количественные характеристики КПД систем электроснабжения со СПИН.

5. КПД СПИН в предложенном варианте достаточно высок и в среднем составляет 96%.

6. СПИН может служить приемником избыточной энергии рекуперации. При этом на ТП не требуется инвертор. Преимуществом СПИН является то, что он может накопленную энергию рекуперации непосредственно возвращать в тяговую сеть.

7. Разработана имитационная модель функционирования системы тягового электроснабжения, позволяющая определять энергетические показатели работы системы за длительный период в различных режимах. Определен порядок расчета энергоемкости накопителя энергии на модели для участка электроснабжения с заданными параметрами и размерами движения. Алгоритм имитационной модели реализован в виде компьютерной программы, которая в диалоговом режиме настраивается на решение конкретных задач.

8. Показано, что применение многосекционных СПИН позволяет снизить количество и мощность коммутационных аппаратов и емкостей в блоке сопряжения. Предложена методика расчета индуктивности многосекционного СПИН.

9. Технико-экономический расчет оценки эффективности применения СПИН показывает, что установка СПИН на тяговых подстанциях постоянного тока отвечает современному развитию уровня техники и технологий. Срок окупаемости СПИН по современным ценам приближается к 10 годам. Развитие сверхпроводниковых технологий позволяет считать разработку СПИН перспективной.

Ю.Применение СПИН на тяговых подстанциях при условии оплаты электропотребления по дифференцированным тарифам позволяет снизить затраты на потребление электроэнергии на 31%.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Заруцкая Т.Л. Режимные параметры накопителя энергии. // Труды междунаронародной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта», 28 октября 1999 г. Рост. гос. ун-т, путей сообщения. Ростов н/Д, 1999. 256 с. С-187.

2. Обеспечение безопасности при использовании сверхпроводникового индуктивного накопителя энергии в системе тягового электроснабжения. / Быкадоров А.Л., Заруцкая Т.А. Носков В.Н. и др. // Труды 59-й вузовской научно-теоретической конференции

профессорско-преподавательского состава «Транспорт-2000», апрель 2000 г. РГУПС, Ростов-на-Дону, 2000. 150 с. С-129.

3. Быкадоров АЛ., Заруцкая Т.А. Накопитель энергии в системе тягового электроснабжения. // Труды международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта», Ростов-на-Дону, 2000. С.

4. Заруцкая Т.А. Применение прикладной сверхпроводимости. // Технологии и системы управления на транспорте в современных условиях: Сб. науч. тр. молодых ученых, аспирантов и докторантов / Под ред. д-ра техн. наук, проф. А.Н. Гуды. - Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения.,

2002. -107 с. С. 43-47.

5. Быкадоров А.Л., Заруцкая ТА, Карбинов А.В. К вопросу о качестве избыточной энергии рекуперации. // Совершенствование организации управления перевозками в условиях реформ: Межвузовский сборник научных трудов / Под. ред. канд. техн. наук, проф. Н.Г. Мищенко. - Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2002 - 239 с. С.212-215.

6. Быкадоров А.Л., Заруцкая Т.А. Методика расчета индуктивности многосекционного тороидального СПИН для тяговой подстанции. // Вестник РГУПС 2003 №1 с.36-40.

7. Оценка энергоемкости индуктивного накопителя на тяговой подстанции постоянного тока. / Быкадоров А.Л., Заруцкая Т.А., Петрушин А.Д. и др. // Повышение эффективности работы электромеханических преобразователей. Междунар. межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. Т.В.Щурской. -Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2003. - 120с. ISBN 5-88814138-0. С. 4-9.

8. Быкадоров А.Л., Заруцкая Т.А. Технико-экономическая эффективность применения сверхпроводникового индуктивного накопителя на тяговой подстанции постоянного тока. // Повышение эффективности работы электромеханических преобразователей. Междунар. межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. Т.В.Щурской. - Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения,

2003. - 120с. ISBN 5-88814-138-0. С. 10-14.

Автор выражает благодарность д.т.н., профессору Петрушину А.Д., к.т.н., доценту Финоченко В.А., с.н.с. Носкову В.Н. за консультации и

помощь при выполнении диссертации.

Заруцкая Татьяна Алексеевна

Исследование эффективности применения сверхпроводникового индуктивного накопителя энергии на тяговой подстанции постоянного тока

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Формат 60x84/16 Бумага офсетная Ризография. Усл. печ. л. 1. Уч.-изд. Л. 1,58 Тираж 100. Заказ № 916.

Ростовский государственный университет путей сообщения Ризография АСУ РГУПС.

Адрес университета:

344038, Ростов-на-Дону, пл. Народного ополчения, 2

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА

РЕЗЕРВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1.1. Постановка задачи.

1.2. Строительство промежуточных тяговых подстанций.

1.3. Увеличение сечения проводов контактной сети.

1.4. Поперечные соединения на многопутных участках.

1.5. Рекуперация энергии.

1.5.1. Особенности режимов работы при рекуперации энергии

1.5.2. Требования к системе тягового электроснабжения при рекуперации

1.6. Применение накопителя энергии.

1.6.1. Обзор существующих накопителей энергии и выбор рекомендуемого типа для электрифицированных железных дорог постоянного тока.

Выводы.

ГЛАВА

РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ СПИН К й ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА и ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ

2.1. Постановка задачи.

2.2. Обоснование требований к функциям СПИН в тяговых сетях постоянного тока.

2.3. Предлагаемая схема подключения СПИН к тяговой подстанции через промежуточный блок передачи энергии.

2.4. Компьютерная модель ТП постоянного тока со СПИН.

2.4.1. Разряд емкости Сф на емкость С.

2.4.2. Переходные процессы в неразветвленной цепи при разряде конденсатора С на индуктивность Ьски.

Щ 2.5. Режим выравнивания нагрузки подстанции.

2.6. Режим длительного хранения энергии.

2.7. Режим приема избыточной энергии рекуперации.

2.8. Режим возврата энергии накопителя в тяговую сеть.

2.9. Элементная база.

Выводы.

ГЛАВА

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ф ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ РЕКУПЕРАЦИИ СО СПИН

3.1. Постановка задачи.

3.2. Общий алгоритм функционирования имитационной модели двухпутного участка.

3.3. Структура входного информационного файла.

3.4. Учет токовых нагрузок поездов на отрезках пути.

3.5. Формирование графика движения поездов.

3.6. Разработка методики расчета мгновенных схем при рекуперации с НЭ.

3.6.1. Постановка задачи.

3.6.2. Методика расчета мгновенных схем при рекуперации с накопителем энергии.

3.7. Моделирование графиков нагрузки ТП.

3.7.1. Моделирование графика нагрузки ТП с НЭ на участке без рекуперации.

3.7.2. Моделирование графика нагрузки ТП с НЭ на участке с рекуперацией.10i

Выводы.

ГЛАВА

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО $ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СО СПИН

4.1 Постановка задачи.

4.2 Расчет энергоемкости СПИН.

4.3 КПД установки со СПИН.

4.3.1. Особенности КПД системы, содержащей конденсатор.

4.3.2. КПД установки при разряде СПИН на нагрузку.

4.3.3. КПД установки при заряде СПИН от ТП.

4.3.4. КПД установки со СПИН. ф Выводы.13?

ГЛАВА

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СПИН

5.1 Постановка задачи.

5.2 Конструктивные особенности СПИН.

5.2.1. Определение параметров катушки Брукса.

5.2.2. Конструктивные параметры односекционного тороидального

СПИН.

5.2.3. Секционирование обмотки СПИН.13С

5.3. Технико-экономическая эффективность применения

СПИН.

5.4. Анализ влияния расчетов за электроэнергию по дифференцированным тарифам на эффективность применения СПИН.

Выводы.

Актуальность темы. В последние годы приняла особое значение проблема сокращения энергопотребления и экономии топливно-энергетических ресурсов. Система тягового электроснабжения является одним из наиболее энергоемких потребителей. Ее специфической особенностью является значительная неравномерность потребления электроэнергии на движение поездов и существенные потери в системе электроснабжения.

В соответствии с Постановлением Правительства Российской федерации от 2 ноября 1995г. №1087 «О неотложных мерах по энергосбережению», Постановлением коллегии МПС РФ №35 от 21 декабря 1994г., Указанием МПС от 12 января 1995г. №Н-100у, Указанием МПС от 9 декабря 1995г. №А-938у, Указанием МПС №А-478у от 30 апреля 1996 г. «Об отраслевой программе по сбережению топливно-энергетических ресурсов» на первое место выдвигаются ресурсосберегающие технологии. Поэтому необходимы новые технические решения, направленные на экономию электрической энергии в СТЭ. Работы, проводимые в этом направлении, сегодня являются наиболее актуальными.

Следует особо отметить вновь проявленный в последнее время в нашей стране и за рубежом интерес к различного рода накопителям энергии с целью повышения технико-экономических показателей электрической тяги [1-3]. Особый интерес среди них представляют - сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии (СПИН) с возможностью длительного срока ее хранения [4], которым несомненно принадлежит будущее в различных областях электроэнергетики. Явление сверхпроводимости известно уже более 90 лет. Значительный вклад в фундаментальные исследования в области сверхпроводимости и прикладной сверхпроводимости внесли такие ученые как

B.JI. Гинзбург, Н.А. Черноплеков, И.А. Глебов, Ю.А. Осипьян, Г.И. Марчук,

C.В. Гапонов, В.Б Зенкевич, В.В. Сычев, В.А. Лабунцов, И.В. Якимец, Ш.И

Лутидзе, А.Г. Тер-Газарян, Д.А. Бут, Б.Л. Алиевский, С.Р. Мизюрин, В.А. Веников, Ю.Н. Астахов а также другие ученые. Проблемы применения накопителей энергии в системах тягового электроснабжения исследовались в работах А.С. Бочева, Е.П. Фигурнова, В.Д. Карминского, В.П. Феоктистова, В.Н. Пупынина, А.Л. Быкадорова, А.Д. Петрушина, М. Павелчика и других.

Учитывая накопленные знания и опыт в области сверхпроводимости, следует ожидать, что в первое десятилетие XXI в. начнется промышленное производство и освоение нового поколения сверхпроводникового электротехнического оборудования. Сегодня в индустриально развитых странах существуют специальные, финансируемые правительством программы по развитию и применению сверхпроводниковых технологий в различных областях деятельности. Такие программы есть в США, Японии и в странах Европы.

Например, в США существует программа «Сверхпроводимость для электроэнергетики 1996-2010 гг.» [5]. Официальная цель этой программы сформулирована следующим образом: «к 2010 г., периоду наиболее активной замены электроэнергетического оборудования, отработавшего свой ресурс во многих энергосистемах мира, электромашиностроительные фирмы США должны завоевать большую часть мирового рынка, предъявив ему дешевое и компактное сверхпроводниковое оборудование, превышающее по эффективности и надежности оборудование традиционного (резистивного) исполнения. Включение сверхпроводниковых компонентов в коммерческое электротехническое оборудование призвано обеспечить глобальное стратегическое преимущество промышленности США в XXI веке».

Сверхпроводниковые технологии нового поколения превосходят по всем параметрам традиционные и обеспечивают повышение эффективности оборудования, соблюдение режима энерго- и ресурсосбережения при минимальной нагрузке на окружающую среду. Сегодня на основе этих технологий активно ведутся работы по созданию сверхпроводниковых генераторов, трансформаторов, двигателей и других устройств энергетического назначения.

В России решением проблем сверхпроводниковых технологий и разработкой соответствующего оборудования занимаются такие крупнейшие научные центры как Институт сверхпроводимости и физики твердого тела РНЦ «Курчатовский институт», Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры (НИИЭФА) им. Д.В. Ефремова, ГНЦ РФ «Всероссийский электротехнический институт», Московский государственный инженерно-физический институт (МИФИ) и другие.

За рубежом уже имеется опыт применения сверхпроводникового индуктивного накопителя энергии на железнодорожном транспорте. Так, в Германии в Мюнхене на тяговой подстанций переменного тока Пассинг, работающей при напряжении 15 кВ и частоте 16 2/3 Гц [3], использован СПИН для выравнивания нагрузки.

Учитывая вышесказанное, можно сделать вывод о том, что для успешного развития отечественной промышленности в XXI веке, требуется ускоренное развитие и использование сверхпроводниковых технологий как в электроэнергетике, так и в других отраслях. Дальнейшие работы по усовершенствованию эффективности системы тягового электроснабжения постоянного тока могут быть выполнены на основе сверхпроводниковых технологий.

Полигон железных дорог, электрифицированных на постоянном токе в России, сегодня составляет приблизительно 20000 км. Создание электроподвижного состава постоянного тока нового поколения [6], в котором используются асинхронные двигатели и прямые преобразователи на базе биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), подключаемые непосредственно к контактной сети позволяют вновь ставить вопрос о том, что модернизация железных дорог постоянного тока является актуальной.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исследование принципиальной возможности применения СПИН в тяговых сетях постоянного тока для уменьшения потерь энергии и теоретическое обоснование стационарных и переходных режимов работы и схемотехнических решений СПИН в тяговом электроснабжении.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- разработаны требования к СПИН, установленному на тяговой подстанции (ТП) постоянного тока;

- разработан способ и схема дозированного двустороннего обмена энергией СПИН с системой тягового электроснабжения;

- исследована работа СПИН в стационарных режимах;

- исследованы переходные процессы при работе СПИН в различных режимах;

- исследована возможность применения СПИН в качестве приемника избыточной энергии рекуперации;

- разработана методика расчета энергоемкости СПИН;

- исследовано влияние конструкции СПИН на параметры коммутационных аппаратов;

- исследована технико-экономическая эффективность применения СПИН в тяговых сетях постоянного тока;

- исследована эффективность применения СПИН в условиях применения дифференцированных тарифов.

Методика выполнения исследований. Для решения поставленных задач принят комплексный метод исследований, включающий в себя анализ и обобщение данных научно-технической литературы, теоретические и экспериментальные исследования, которые базируются на использовании современных методов компьютерного моделирования и соответствующих пакетов прикладных программ для схемотехнического моделирования. В работе также использованы методы математического моделирования, высшей алгебры, теории вероятностей, методологические принципы исследования операций и математические методы обработки научных результатов.

Научная новизна. В диссертации впервые решен ряд теоретических задач, посвященных проблемам использования СПИН в СТЭ железных дорог постоянного тока 3,3 кВ, в том числе:

- предложен способ и разработана схема дозированного двухстороннего обмена энергией СПИН с системой тягового электроснабжения;

- разработана математическая модель СПИН, подключенного к системе тягового электроснабжения;

- разработана методика исследования стационарных режимов, включая режим рекуперации, и переходных процессов в СТЭ при использовании СПИН;

- создана имитационная модель СТЭ, в которой впервые учтен СПИН в качестве приемника избыточной энергии рекуперации;

- разработана методика расчета энергоемкости СПИН;

- разработана методика расчета индуктивности многосекционного тороидального СПИН для ТП;

- предложена методика технико-экономической оценки эффективности применения СПИН в тяговых сетях постоянного тока при расчетах за электроэнергию по одноставочному или дифференцированному тарифам.

Практическая ценность работы. Выполнен большой объем теоретических исследований, на базе которых разработаны принципиальные схемные решения и методики, позволяющие обоснованно подходить к расчетам и практической реализации внедрения СПИН на электрических железных дорогах.

Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертации, докладывались и были одобрены на: международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г.Ростов-на-Дону, 28 октября 1999 г.); на 59-й отраслевой научно-теоретической конференции профессорско-преподавательского состава «Транспорт - 2000»; на второй отраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении» (г. Ростов-на-Дону, 23-24 ноября 2001 г.); на 60-ой отраслевой научно-теоретической конференции профессорско-преподавательского состава «Транспорт - 2001»; на 61-ой отраслевой научно-теоретической конференции профессорско-преподавательского состава «Транспорт - 2002»; на 62-ой отраслевой научно-теоретической конференции профессорско-преподавательского состава «Транспорт - 2003».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературных источников и приложений. Она содержит 171 страницу основного текста, в том числе 83 рисунка и 8 таблиц, список литературных источников содержащий 93 наименования и 6 приложений на 24 страницах.

Выводы

1. Произведен расчет параметров двух вариантов конструктивного исполнения СПИН энергоемкостью 2550 кВт.ч: тороидального и в виде катушки Брукса. Габаритные размеры катушки Брукса (высота - 1,1 м, наружный диаметр — 3,67 м) более привлекательны по сравнению с тороидальной (высота - 2,1 м, наружный диаметр 7,7 м). Однако недостатком катушки Брукса является наличие значительных магнитных полей в окружающем пространстве, что требует применения дополнительных мер по технике безопасности. Поэтому на тяговой подстанции рекомендуется устанавливать тороидальные СПИН.

2. Секционирование обмотки СПИН приводит к снижению количества и мощности коммутационных аппаратов.

3. Предложена методика расчета индуктивности многосекционного СПИН.

4. Установка СПИН на ТП постоянного тока является экономически выгодной.

5. Применение СПИН на тяговых подстанциях при условии оплаты за электропотребление по дифференцированным тарифам является экономически целесообразным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные в диссертации исследования и разработки посвящены решению актуальной научно-технической задачи - повышению технико-экономической эффективности системы тягового электроснабжения постоянного тока. Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Проблема экономии электроэнергии сегодня весьма актуальна и должна базироваться помимо традиционных на новых, перспективных решениях, отвечающих современному уровню техники и технологий. С этой целью предлагается установить сверхпроводниковый индуктивный накопитель энергии на тяговой подстанции постоянного тока.

2. Применение СПИН на тяговых подстанциях обеспечивает сокращение потерь энергии и экономию топливно-энергетических ресурсов путем сглаживания нагрузки тяговой подстанции со стороны системы внешнего электроснабжения, повышает безопасность движения поездов в результате приема избыточной энергии рекуперации и дает дополнительную экономию энергии за счет последующего возврата ее непосредственно в тяговую сеть для питания поездов в режиме тяги. Общее снижение потерь энергии от применения СПИН колеблется от 29% до 32%.

3. Предложена и разработана схема сопряжения СПИН с тяговой подстанцией постоянного тока, позволяющая решить сложную задачу дозированного обмена энергией с накопителем.

4. Построена компьютерная модель системы электроснабжения и тяговой подстанции постоянного тока со СПИН с целью исследования переходных процессов при взаимодействии СПИН, ТП и ЭПС в различных режимах работы. Модель позволяет выполнять обоснованную разработку предложений по схемотехническим решениям устройств электроснабжения и получать количественные характеристики КПД систем электроснабжения со СПИН.

5. КПД СПИН достаточно высок и в среднем составляет 96%.

6. СПИН может служить приемником избыточной энергии рекуперации. При этом на ТП не требуется инвертор. Преимуществом СПИН является то, что он может накопленную энергию рекуперации непосредственно возвращать в тяговую сеть.

7. Разработана имитационная модель функционирования системы тягового электроснабжения, позволяющая определять энергетические показатели работы системы за длительный период в различных режимах. Показан порядок определения энергоемкости накопителя энергии на модели для участка электроснабжения с заданными параметрами и размерами движения. Алгоритм имитационной модели реализован в виде компьютерной программы, которая в диалоговом режиме настраивается на решение конкретных задач.

8. Показано, что применение многосекционных СПИН позволяет снизить количество и мощность коммутационных аппаратов и емкостей в блоке сопряжения. Предложена методика расчета индуктивности многосекционного СПИН.

9. Технико-экономический расчет оценки эффективности применения СПИН показывает, что установка СПИН на тяговых подстанциях постоянного тока отвечает современному развитию уровня техники и технологий. Срок окупаемости СПИН по современным ценам приближается к 10 годам. Развитие сверхпроводниковых технологий позволяет считать разработку СПИН перспективной.

10. Применение СПИН на тяговых подстанциях при условии оплаты электропотребления по дифференцированным тарифам позволяет снизить затраты на потребление электроэнергии на 31%.

1. Павелчик М. Повышение эффективности электрической тяги при помощи накопителей энергии. Автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. техн. наук. -М: 2000, 50с.

2. Шевлюгин М.В Проблемы использования накопителей энергии в системе тягового электроснабжения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук.-М.: 2000, -24с.

3. Кернер Дж. Выравнивание нагрузки тяговых подстанций с помощью аккумуляторов энергии. Железные дороги мира. 1997, № 1, с.43-50.

4. Бут Д.А., Алиевский Б.Л., Мизюрин С.Р., Васюкович П.В. Накопители энергии . -М.: Энергоатомиздат, 1991, 400с.

5. Superconductivity for Electric Systems Program Plan. FY 1996-2000, US Department of Energy.

6. Современный трехфазный тяговый привод состояние и перспективы. // Железные дороги мира, №10, 2003.

7. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрических железных дорог. Уч. пособие 2-е издание перераб. -М.: Трансжелдориздат, 1958

8. Ласка Б. Развитие тяговых преобразователей на транзисторах IGBT.// Железные дороги мира, №11, 2003.

9. Левин A.M. Повышение эффективности работы электрифицированных линий постоянного тока. Железнодорожный транспорт, №3, 1966.

10. Фукс Н.Л. Повышение эффективности рекуперации. Железнодорожный транспорт, №7, 1967.

11. И. Бесков Б.А., Геронимус Б.Е., Давыдов В.И., и др. Проектирование систем электроснабжения электрических железных дорог. -М.: Трансжелдориздат, 1963,-471с.

12. Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции. М.: 1983, -496с.

13. Аккумулирование энергии на железных дорогах. //Железные дороги мира 2003, №6. С. 55-59.

14. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. ML: Транспорт, 1982, -528 с.

15. Глебов И.А., Шахтарин В.Н., Антонов Ю.Ф. Проблема ввода тока в сверхпроводниковые устройства. JL: Наука, 1985. -208 с.

16. Кныш В.А. Полупроводниковые преобразователи в системах заряда накопительных конденсаторов JI.: Энергоиздат, 1981 - 156 с.

17. Чиженко И.М., Бердинских Г.С. Зарядные устройства емкостных накопителей энергии. Киев: Наук, думка, 1980. - 149 с.

18. Соколов С.Д., Руднев В.Н., Моченов И.Г. Инверторные агрегаты тяговых подстанций. М.: Изд-во «Транспорт», 1964.

19. Соколов С.Д., Руднев В.Н., Моченов И.Г. Инверторно-выпрямительные агрегаты электрифицированных железных дорог. М.: Изд-во «Транспорт», 1966.

20. Засорин С.Н., Мицкевич В.А., Кучма К.Г. Электронная и преобразовательная техника. -М.: Транспорт, 1981.

21. Исаков Ю.А., Платонов А.П., Руденко B.C. и др. Основы промышленной электроники. Киев: Изд-во «Техника», 1976, 544 с.

22. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. Уч. пособие для энерг. и электромех. спец. М.:Высшая школа, 1982 - 496 с.

23. Фридман Б.Э., Рутберг Ф.Г. Мультимегаджоульные и мультимегаамперные емкостные накопители энергии. // Энергетика №2, 1998 с.46-50.

24. Астахов Ю.Н., Веников В.А., Тер-Газарян А.Г. Функциональные возможности накопителей электрической энергии в энергосистемах // Электричество, 1983, №4, с.3-7.

25. Астахов Ю.Н., Веников В.А., Тер-Газарян А.Г. Накопители энергии в электрических системах. М.: Высш. шк., 1989. -159 е.: ил.

26. Применение батарейного накопителя на горной железной дороге. // Железные дороги мира 1998, №3 с. 37-40.

27. Отчет по работе ОАО «Мосгипротранс» на тему: «Использование инерционного накопителя энергии на Малом кольце Московской железной дороге», 2001.

28. Черноплеков Н.А. Сверхпроводниковые технологии: современное состояние и перспективы практического применения. Доклад на президиуме РАН. Институт сверхпроводимости и физики твердого тела М.: 2000, -20с.

29. Фишер JI.M. Новые достижения в области высокотемпературной сверхпроводимости и в ее применении. // Электричество 2001, №9.

30. Федин В.Т. Эффективность сверхпроводящих накопителей энергии в энергосистемах // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1982, №3, с.18.

31. Михайлов А.К. Перспективы создания сверхпроводящих накопителей энергии // Энергохозяйство за рубежом. 1976, №2. с. 1-4.

32. Сверхпроводимость в технике. Тр. Второй Всесоюз. конф. по техн. использ. сверхпроводимости. Ленинград, 26-28 сент. 1983. С редкол. Андрианов В,В. и др. Л.: Б.и. 1984. Т1. Сверхпроводниковые машины и устройства, магнитные системы. 1984, 340 с.

33. Ким. К.И., Ким К.К., Лупкин И.Д. Электротехника сверхпроводников. Уч. пособие - ЛИИЖТ. - Л., 1989. - 66с.

34. Зенкевич В.Б., Сычев В.В. Магнитные системы на сверхпроводниках. М.: Наука, 1972.

35. Нечаев В.В. Электроэнергетика России: состояние и перспективы // Энергия 2000, №1.

36. Иванов С.С. Сверхпроводимость: от фундаментальной науки к высоким технологиям нового века // Энергия, 1999 №7.

37. Астахов Ю.Н., Лабунцов В.А., Тер-Газарян А.Г. и др. Перспективы использования сверхпроводниковых накопителей в электроэнергетических системах. // Электричество 1992, №7.

38. Якимец И.В., Астахов Ю.Н., Лабунцов В.А., Глускин И.З., Мохов В.Б. Сверхпроводниковые накопители для электроэнергетических систем. // Электричество 1995, №5.

39. Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Матвейкин В.М. Выбор параметров индуктивного накопителя для энергетических систем. // Электричество 1992, №6.

40. Якимец И.В. Расчетные модели работы сверхпроводникового накопителя в энергосистеме. // Электричество 2000, №7.

41. Лутидзе Ш.И., Джафаров Э.А. Потери в сверхпроводящем трансформаторе. // Приборы и системы управления 1999, №10.

42. Хожаинов А.И., Никитин В.В. Автономная тяговая электрическая передача со сверхпроводниковыми электрическими машинами и индуктивным накопителем энергии. // Электричество 1996, №10.

43. Якимец И.В., Дмитриева Г.А. Направленное регулирование активной мощности сверхпроводникового индуктивного накопителя. // Электричество 2001, №8.

44. Накопление и коммутация энергии больших плотностей / Под ред. У.Бостика и др. Пер. с англ. под ред. Э.И.Асиновского и В.С.Комелькова. -М.: Мир, 1979-474 с.

45. Мирошниченко Р.И. Режимы работы электрифицированных участков. М.: Транспорт, 1982, 207 с.

46. Бей Ю.М, Мамошин P.P., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции. / Учебник для вузов ж.-д. транспорта М.: Транспорт, 1986 -319 с.

47. Приоритет на изобретение №2003104912/20 (005095). Тяговая подстанция постоянного тока со сверхпроводниковым индуктивным накопителем энергии. / A.JI. Быкадоров, Т.А.Заруцкая, А.Д.Петрушин, Е.П.Фигурнов.

48. Иоффе А.Б. Тяговые электрические машины. -М.: Издательство «Энергия», 1965.-231 с.

49. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. Л.: Энергоатомиздат, 1994.

50. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. Учеб. для вузов по спец. «Электромеханика». 2-е изд., перераб. И доп. М.: Высш. шк. 1994,318 с.

51. Давыдов В.Н., Луппов В.П., Вашурин А.А. Справочник по проектированию, монтажу и эксплуатации устройств энергоснабжения. М.: изд-во «Транспорт», 1967.

52. Справочник по электроснабжению железных дорог: т.1 и 2. Под ред. К.Г.Марквардта. М.: Транспорт, 1980. 256 с.

53. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0 М.: Издательство «Салон-Р», 2000. - 700 с.

54. Нейман JI.P., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Л.: Изд. «Энергия», 1967.

55. Рюденберг Р. Переходные процессы в электроэнергетических системах. -М.: Издательство иностранной литературы, 1955. 714 с.

56. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи. Учеб. Для вузов ж.д. трансп. М.: Транспорт, 1999, - 464 с.

57. Чибиркин В.В. Создание силовых полупроводниковых приборов для преобразователей электроподвижного состава. // Электротехника, 1998, №3. С. 1-9.

58. Галанов В.И., Шершнев Ю.А., Гуревич М.К. и др. Современные мощные полупроводниковые приборы и их функциональные особенности // Электротехника, 1998, №3. С. 48-52.

59. Кожевников Б.Я., Скрипка А.Г., Турулева Н.В. Новое поколение преобразователей отечественного производства на IGBT транзисторах // Электровозостроение: Сб. науч. тр. Новочеркасск: ВЭлНИИ, 1998. Т.40. с.45-47.

60. Каролл. Е, Клака С., Линдер С. Тиристоры IGCT. Новый подход к сверхмощной электронике. // Электротехника 1998, №7, с.46-53.

61. Силовые полупроводниковые приборы / Пер. с англ. Под ред. В.В.Токорева. 1-е изд. Воронеж, 1995.

62. А.Л. Быкадоров "ЭВМ в расчетах и моделировании электроснабжения железных дорог».

63. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. 2-е изд., испр. - М.: Физматлит, 2001. - 320 с.

64. Марквардт К.Г., Быкадоров А.Л., Матричный метод расчета тяговых сетей // Электроснабжение и автоматизация электрических железных дорог: Труды РИИЖТа. Ростов н/Д: РИИЖТ, 1976, вып. 132. С.36-45.

65. Мельников Н.А. Матричный метод анализа электрических цепей. М.: Энергия, 1972. с. 232.

66. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. Учеб. для вузов. 6-е изд. стер. М.: Высш. шк., 1999. 576 с.

67. Колемаев В.А., Калинина В.Н. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебник/Под ред. В.А.Колемаева- М.: ИНФРА-М, 2001 302 с.

68. Линденбаум Т.М. Модели редких выбросов нагрузки тяговых сетей в задачах электроснабжения магистральных железных дорог. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. Ростов н/Д 2000, 25 с.

69. Каялов Г.М., Отпущенников В.И., Гордеев В.И. Вероятностные характеристики потока поездов на магистральных железных дорогах. Известия Академии наук СССР. Энергетика и транспорт, 1976, №3, 8 с.

70. Физическая энциклопедия. Гл. редактор A.M. Прохоров. М.: Сов.энциклопедия, 1988 - 703 с.

71. В.Ф. Дмитриева В.Ф. Физика. Учебное пособие. Под ред. В.Л. Прокофьева -2-е изд.- М.: Высшая школа, 1999 415 с.

72. Калантаров П.Л., Цейнтлин Л.А. Расчет индуктивностей: Справочная книга. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1986.-488 е.: ил.

73. Особенности вывода энергии из секционированного соленоидального индуктивного накопителя в схеме с умножением тока. В.В. Корнеев, В.А. Трухин. // Электричество №3, 1983.

74. Определение параметров сверхпроводниковых катушек с параллельным соединением секций. В.В. Андрианов, д.т.н., С.И. Копылов, инж. // Электричество №12, 1983.

75. Фильчаков Р.Ф. Справочник по высшей математике. Киев: Наука думка, 1974.81 .Герасимович А.И. Математический анализ. Справочное пособие. В 2-х ч. Минск. Высшая шк., 1990 272 с.

76. Т.А.Татур основы теории электрических цепей. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1980-271 с.

77. А.Т.Бурков, В.М. Варенцов и др. «Методы расчета систем тягового электроснабжения железных дорог». Учебное пособие. Л.: ЛИИЖТ, 1985 -73 с.

78. А.Я. Рябков «Электрический расчет электрических сетей» М: Государственное энергетическое издательство, 1950.

79. Электрические системы. Математические задачи электроэнергетики. Под ред. В.А.Веникова. М.: Высшая школа, 1981. 288 с.

80. Крылов Э.И., Журавкова И.В. Анализ эффективности инвестиционной и инновационной деятельности предприятия: Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2001. - 384 с.

81. Басовский Л.Е. Теория экономического анализа: Учеб. пособие. М.: ИНФРА-М, 2001.-222 с.

82. Доманский В.В. Информационные технологии минимизации оплаты за электропотребление тяговых подстанций при дифференцированных тарифах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. Ростов-на-Дону: 2002, - 25с.

83. Доманский В.В. Проблемы использования накопителей энергии для повышения экономичности режимов работы систем электроснабжения тяги в условиях применения дифференцированных тарифов // Вестник РГУПС 2002 №1 с.59-61.

84. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: «Советское радио», 1972, 552 с.