автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение защитных свойств многопроводных электротяговых сетей переменного тока

□03163514

На правах рукописи

Устименко Игорь Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ МНОГОПРОВОДНЫХ ЭЛЕКТРОТЯГОВЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Специальность 05 22 07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 ЯНВ 2000

Ростов-на-Дону - 2007

003163514

Работа выполнена на кафедре «Теоретические основы электротехники» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (РГУПС)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Бочев Александр Сергеевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Бадер Михаил Петрович кандидат технических наук, профессор Моченов Анатолий Дмитриевич

Ведущая организация:

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)

Защита состоится «15» февраля 2008 года в 14 00 на заседании диссертационного совета Д 21801001 при Ростовском государственном универси-тете путей сообщения (РГУПС) по адресу: 344038, г Ростов-на-Дону, пл Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения 2, конференц-зал.

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

Автореферат разослан «А » декабря 2007:

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218 010 01, доктор технических наук, профессор

В А Соломин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема повышения эффективности работы электрических железных дорог связана с обеспечением пропуска тяжеловесных поездов и сокращением потерь энергии в системе электрической тяги В связи с этим, как известно, использование тяговых сетей переменного тока наиболее целесообразно Наряду со многими положительными качествами система переменного однофазного тока обладает рядом существенных недостатков В их число входит интенсивное электромагнитное влияние на смежные линии Одним из возможных опасных последствий, вызванных превышением степени влияний допустимых уровней, являются ложные действия автоблокировки

По мере возрастания грузопотоков и единичной массы поездов увеличиваются тяговые токи, и, как следствие, увеличивается и напряженность влияющего электромагнитного поля В связи с этим, повышение эффективности системы переменного тока и безопасности перевозок тесно связано с решением задачи снижения электромагнитных влиянии на смежные коммуникации К наиболее эффективным способам защиты подверженных электромагнитному воздействию смежных коммуникаций являются их относ и каблирование. Однако указанные способы являются дорогостоящими, а в некоторых случаях их осуществление невозможно или связано со значительными трудностями. В связи с этим, одним из перспективных направлений в отношении решения задачи снижения электромагнитных влияний является применение многопроводных систем питания с компенсацией внешнего электромагнитного поля тяговой сети (ТС) В основе таких систем лежит принцип снижения напряженности электромагнитного поля ТС, за счет электромагнитного поля тока, наведенного в дополнительном (экранирующем) проводе (ЭП) Использование для электрификации систем с ЭП и с экранирующим и усиливающим проводами (ЭУП), позволяет снизить степень влияния на смежные линии в 1 6 - 2 р'аза Однако, как показывает опыт, в некоторых случаях этого недостаточно и требуется увеличение защитного

действия со стороны ТС В свою очередь, этого можно достичь увеличением защитного (компенсирующего) тока в ЭП Как известно, доля тока в ЭП от тягового тока, доходит до 65% и, если какими либо мерами удастся увеличить эту долю, то тем самым удастся увеличить и компенсирующий эффект ЭП Решить задачу увеличения тока в ЭП можно посредством оптимизации токораспределения в элементах ТС, на основе ее анализа как системы

Таким образом, возникает вопрос о целесообразности разработки способа и средств, основанных на системном анализе электромагнитных процессов происходящих в ТС, которые могли бы стать основой для ее модернизации в отношении минимизации электромапштного влияния на смежные линии, с целью снижения экономических и материальных затрат на их защиту

Для решения поставленной задачи, в диссертационной работе, по видимому впервые, использован метод передаточных функций Это позволило выполнить анализ стационарных электромагнитных процессов в многопроводных электротяговых сетях переменного тока и на его основе предложить меры для такой их модификации, при которой возможно увеличение значения компенсирующего тока в ЭП до величины, определяющей допустимые уровни наведенных помех

Дель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка метода и средств, позволяющих обосновать и предложить такие изменения в тяговой сети, при которых обеспечивается снижение электромагнитных влияний в смежных коммуникациях В основе разрабатываемого метода лежит оптимизация токораспределения в многопроводных электротяговых сетях переменного тока

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие взаимосвязанные задачи:

1) анализ многопроводных электротяговых сетей с ЭП и ЭУП по признаку наличия канала компенсирующего тока,

2) разработка математической модели многопроводной тяговой сети, как совокупности звеньев, на которые наложены связи, отражающие протекающие в них электромагнитные процессы,

3) разработка математических моделей звеньев, входящих в исследуемые системы с ЭП и ЭУП и определение их амплитудно - частотных и фазово -частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ),

4) разработка математической модели базовой системы, являющейся составной частью любой системы компенсации электромагнитных помех с каналом компенсирующего воздействия,

5) синтез системы с ЭП и ЭУП максимальной эффективности по критерию максимального уровня компенсирующего тока,

6) разработка структурных схем автоматических систем компенсации электромагнитных влияний в смежных линиях связи, обеспечивающих снижение помехи до наперед заданного уровня,

7) определение зависимости степени электромагнитного влияния многопроводной электротяговой сети переменного тока от способа заземления ЭП.

Методы исследований. При решении поставленных в диссертации задач использованы методы анализа и синтеза систем с использованием структурных схем и передаточных функций (методы ТАР), частотный и операторный методы, аналитический и численный способы при поддержке их математической средой МаШсас!

Научная новизна работы заключается в

• использовании, по видимому впервые, методов ТАР для анализа и синтеза систем компенсации электромагнитных влияний, построенных на базе многопроводных элерггротяговых сетей переменного тока,

• разработке аналитических моделей для расчета наивыгоднейшего токораспределения в многопроводных электротяговых сетях переменного тока методом передаточных функций,

• разработке методики количественной оценки эффективности снижения уровня электромагнитных влияний многопроводных электротяговых сетей переменного тока,

• разработке частотных математических моделей звеньев и систем многопроводных электротяговых сетей с ЭП и ЭУП,

• модификации многопроводных электротяговых сетей и разработке способов компенсации по критерию наибольшего снижения уровня электромагнитных влияний

Практическая полезность работы Практическая полезность работы заключается в разработке метода проектирования многопроводных электротяговых сетей, позволяющего на основе анализа их АЧХ и ФЧХ синтезировать системы компенсации электромагнитных влияний по критерию их минимального воздействия на смежные коммуникации Практическая полезность и новизна работы подтверждена одним авторским свидетельством и восемью патентами на изобретения

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на четвертом международном симпозиуме «Электрификация и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на железнодорожном транспорте» (ЭЛТРАНС - 2007, Санкт-Петербург)

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 16 печатных работах, включающих 6 статей, монографию, 1 авторское свидетельство и 8 патентов на изобретения

Структура п объем работы. Диссертация состоит го введения, восьми глав, списка литературных источников и приложений, содержиг 68 рисунков, 13 таблиц. Общий объем 264 страницы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, изложена цель и дана общая характеристика работы Исследованиям в области

электромагнитной совместимости тяговой сети и смежных с ней коммуникаций связи, а также решению задачи создания электротяговых сетей переменного и постоянного тока, перспективных с точки зрения минимизации наведенной тяговой сетью (ТС) электромагнитной помехи в смежных коммуникациях связи, посвящены работы Бадера М П, Бородулина Б М, Бочева А.С, Добровольскиса Т П, Косарева Б И , Косарева А Б , Котельникова А В , Марквардта К Г , Минина Г А, Павлова И В , Просецкого А П, Фигурнова Е П, а также других ученых и специалистов При выполнении диссертационной работы использованы также работы специалистов в области ТАР' Солодовникова В В , Бесекерского В А, Попова Е П, Гудвина Г К, Гребе С.Ф., Сальгадо М Е

Первая глава посвящена обоснованию выбора метода исследования токораспределения в тяговой сети с ЭП Дня решения задачи увеличения компенсирующего тока в ЭП, необходим анализ и синтез электротяговой сети с большим числом взаимных индуктивных связей Поскольку ток в тяговой сети несинусоидален, каждая гармоника в его составе вызывает свой эффект влияния. Таким образом, выбранный метод анализа и синтеза должен учитывать следующие факторы гармонический состав тягового тока, степень влияния каждой гармоники на смежную линию связи, степень влияния каждого из элементов исследуемой тяговой сети на образование компенсирующего тока в ЭП, также несинусоидального При такой постановке вопроса, добавление в систему новых элементов, при использовании классических методов расчета оказывается весьма громоздким и трудоемким Для решения поставленных в диссертационной работе задач выбран метод передаточных функций, используемый ТАР Применительно к электротяговым сетям использование этого метода осуществляется, по-видимому, впервые

Во второй главе, в результате обобщенного анализа многопроводных электротяговых сетей переменного тока, определено, что общим значащим признаком, определяющим их отношение к объекту влияния - смежной коммуникации, является наличие ЭП Тяговая сеть с ЭП рассматривается как

идеальная система, в том смысле, что в ЭП присутствует только наведенная составляющая влияющего тока, а сам ЭП при этом по обоим концам заземлен на индивидуальные заземлители (ИЗ) Процесс образования электромагнитной помехи, характеризующийся эквивалентным влияющим током 1В в смежной коммуникации, представлен взаимодействием влияющего тока (ВТ) 1к контактной подвески (КП) и эквивалентного тока (ЭТ) компенсирующего воздействия 1КРЭ Последний, в свою очередь, является результатом взаимодействия ЭТ 1Э в ЭП и тока 1Р в эквивалентном рельсе (ЭР) (рис 1).

Рис 1 Схема образования электромагнитной помехи На основании приведённых рассуждений построены структурная схема взаимодействия звеньев, составляющих идеальную систему «ТС с ЭП» (рис 2) и эквивалентная схема ее замещения (рис.3)

На рисунках 1 и 2 приняты следующие обозначения. «КП - рельс» - звено КП - рельс; «ЭП - рельс» - звено ЭП - рельс, «рельс - ЭП» - звено ЭР — ЭП,

«КП - ЭП» - звено КП - ЭП, 1эр1 - составляющая тока в ЭР, по условию

определения ЭТ в ЭП, 1рП - составляющая тока в ЭР, по условию определения

ЭТ в ЭП, наведенная ЭТ в ЭП; 1р - ток в ЭР, по условию определения ЭТ в ЭП,

1 - составляющая тока в ЭП, по условию определения ЭТ в ЭП, наведенная

током ЭР; п - составляющая тока в ЭП, по условию определения ЭТ в ЭП,

наведенная ВТ, 1рХ - составляющая тока в ЭР, по условию определения ЭТ в

ЭР, наведенная током в ЭП, /р"- составляющая тока в ЭР, по условию

определения ЭТ в ЭР, наведенная ВТ,/"- составляющая тока в ЭП, по условию определения ЭТ в ЭР, наведенная ВТ, составляющая тока в ЭП, по условию определения ЭТ в ЭР, наведенная ЭТ в ЭР, /ток в ЭП, по условию ЭТ в ЭР, 1 - подсистема «КП - ЭП» системы «ТС с ЭП», по условию определения ЭТ в ЭП, 2 - подсистема «КП — рельс» системы «ТС с ЭП» по условию определения ЭТ в ЭР

Рис. 2 Структурная схема взаимодействия отдельных звеньев ТС с ЭП С целью исследования влияния собственных характеристик элементов, составляющих ТС с ЭП, в том числе самого ЭП, система представлена совокупностью отдельных звеньев, каждое из которых моделируется воздушным трансформатором, включающим две обмотки, содержащих по одному вигку, на которые наложены связи, отражающие электромагнитные взаимодействия между ними

На основании полученных математических моделей звеньев, показано, что доли тягового тока в исследуемых звеньях, эквивалентны модулям их передаточных функций, а фазы между влияющим тяговым током и вихревыми

токами, наведенными им в звеньях - пропорциональны аргументам их передаточных функций.

Рис. 3 Эквивалентная схема замещения системы ТС с ЭП Таким образом, определено искомое токораспределение в контурах «ЭР -земля», «ЭП - земля», а также определены токи, являющиеся следствием взаимного влияния ЭР и ЭП Модули и аргументы передаточных функций построенных звеньев, отражают их ЛЧХ и ФЧХ Определены передаточные функции следующих звеньев, отражающие относительные изменения величин амплитуд 1-х гармоник, составляющих спектры токов, протекающих в пих, по отношению к соответствующим гармоникам в спектре ВТ

• А, (р) - звена «КП - ЭР» для токов КП и рельса 1к и Iр,

• А1,(р)- звена «КП - ЭП», относительно токов КП и ЭП;

• А21 (р) - звена «ЭР — ЭП», относительно токов ЭР и ЭП,

• АЪ,{р) - звена «ЭП - ЭР», относительно токов ЭП и ЭР

В третьей главе тяговая сеть с ЭП рассматривается относительно воздействия составляющих ее элементов на смежную линию (объект влияния (ОВ)) Из системы «ТС с ЭП» выделены две подсистемы, по условиям образования ЭТ в ЭП (рис 4) и ЭТ в ЭР (рис 5), содержащие звенья, сформированные по условиям взаимодействия элементов ТС и по условию их неизменности

и

Сформированные таким образом подсистемы отражают явление экранирующего эффекта со стороны ЭП и ЭР

Рис 4. Подсистема «КП - ЭП» сформированная по условию определения ЭТ в ЭП Полученные значения токов в ЭП и ЭР, являются значениями модулей передаточных функций подсистем «КП - ЭП» (1) и «КП - ЭР» (2) соответственно, и определяют относительные изменения величин гармонических составляющих тягового тока в указанных подсистемах

Введено понятие «эквивалентный ток компенсирующего воздействия» (ЭТКВ), отражающий степень электромагнитного взаимодействия «ТС с ЭП» с ОВ Получена количественная оценка такого взаимодействия для идеальной «ТС с ЭП», при условии заземления ЭП на ИЗ и отсутствие гальванической связи между ЭП и ЭР.

Рис 5 - Подсистема «КП - рельс» системы «ТС с ЭП» 1 + А21(р)А31(рХА1,(р) + Л21(рУ)

Ар1{Р)-ахр)+А\ХР)

лъ,{р)

(2)

\ + А2Хр)АЬ1{р){АХр) + АЪ1{р))

Найдены значения величины и фазы ЭТКВ АКРС1(р), определяемого как результат воздействия на ОВ токов в ЭП и ЭР, для случая, когда ЭП заземлен по обоим концам на ИЗ (3)

В результате частотного анализа подсистем «КП - ЭП» и «КП - ЭР», определены условия уменьшения токов в ЭП и ЭР Таковым является наличие электромагнитной связи между ЭП и ЭР, выражающейся в наличии в подсистемах дополнительных звеньев - «ЭП - ЭР» и «ЭР - ЭП» и приводящей к снижению эффекта компенсации электромагнитных помех в смежной коммуникации Кроме этого, определены условия образования максимальных токов в ЭП и ЭР Таковыми являются отсутствие в подсистемах звеньев -«ЭП- ЭР» и «ЭР - ЭП», что может являться следствием модификации указанных подсистем.

Четвертая глава посвящена синтезу системы «ТС с ЭП» по условию максимума ЭТКВ Задача синтеза эффективной системы компенсации электромагнитных влияний со стороны ТС, решается посредством изменений структуры системы компенсации, с целью изменения ее свойств, таким образом, чтобы токи ЭП и ЭР, являющиеся токами компенсирующего воздействия (КВ) — имели бы максимальную величину Это обеспечивается заменой индуктивной связи между контурами «ЭР - земля» и «ЭП - земля» на индуктивно-гальваническую В связи с этим, звено, отражающее индуктивно -гальваническое взаимодействие контуров «ЭП - земля» и «ЭР - земля» -модифицируются относительно наложенных связей по условиям заданного качества (по условию максимальной величины ЭТ в ЭП и ЭР) Следовательно, вновь сформированные подсистемы «КП - ЭП» и «КП - рельс» системы «ТС с ЭП» включающие модифицированные звенья, обладают новым заданным качеством - максимальными для данной схруктуры ЭТ в ЭР и ЭП. Таким

акреАР) = лЛр) + лгЛР)

(3)

образом, в результате преобразования многопроводной системы с ЭП, по условию формирования максимальных ЭТ в ЭП и ЭР, получен эффект увеличения ЭТКВ упомянутой системы до максимально возможного, по условию неизменности ее элементов (звеньев) При этом степень снижения индуктированной электромагнитной помехи для различных гармонических составляющих, составляющих спектр тягового тока и оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие составляет -1 — -2 дБ.

Пятая глава посвящена анализу системы «ТС с экранирующим и усиливающим проводом (ЭУП)» и расчету токораспределения в ней Определено, что наличие в системе звеньев «ЭП - ЭР» и «ЭР - ЭП», отражающих электромагнитное взаимодействие между ЭП и ЭР вызывает уменьшение в них токов, и таким образом, уменьшает КВ со стороны ЭП и ЭР Определено также, что помещение в систему УП, вызывает увеличение ЭТ в ЭП и соответственно - уменьшение ЭТ в ЭР

Шестая глава посвящена синтезу системы «ТС с ЭУП» по условию максимума ЭТКВ В результате модификации звеньев, отражающих индуктивно - гальваническое взаимодействие контуров «ЭП — земля» и «ЭР -земля», по условию максимальной величины ЭТ в ЭР и ЭП, при наличии в системе УП, решена задача синтеза эффективной системы компенсации электромагнитных влияний со стороны ТС с ЭУП Эффективность системы выражается в формирования максимальных токов компенсации в ЭП и ЭР Это соответствует увеличению «ЭКТВ» упомянутой системы до максимально возможного, по условию неизменности ее (системы) элементов (звеньев), по сравнению с системой «ТС с ЭУП», для случая, когда ЭП по обоим концам заземлен на рельс При этом индуктивная связь между контурами «ЭР - земля» и «ЭП - земля» заменена индуктивно - гальванической Это соответствует заземлению одного конца ЭП на ИЗ, а другого на рельс В этом случае получен эффект увеличения тока в ЭП до 25% по гармоническим составляющим за счет появления в нем гальванической составляющей, также оказывающей защитное действие на смежные коммуникации связи. Степень снижения

электромагнитного воздействия на указанные коммуникации связи увеличена до 2.5 раз

Седьмая глава посвящена расчету АЧХ и ФЧХ системы «реальная тяговая сеть (РТС) с ЭУП », что соответствует заземлению обоих концов на рельс (как это делается в действительности) При построении математической модели «РТС с ЭУП» учитывается распределенный характер заземления ЭП Отражением распределенного характера заземления является то, что ток в точке гальванического контакта ЭП, ЭР и земли - не стекает полностью в землю, а ответвляется в рельсовую цепь, создавая дополнительный контур «ЭП

- ЭР». В результате исследования рассчитан ЭТКВ системы «РТС с ЭУП», *

определяющий ее защитные свойства Определено, что при условии распределенного заземления ЭП в системе появляется гальваническая составляющая токов в ЭР и в ЭП При анализе расчетов АЧХ и ФЧХ систем «ТС с ЭУП» и «РТС с ЭУП» определено, что относительный эффект снижения защитного действия в системе «РТС с ЭУП», за счет протекания в ЭР и в ЭП гальванической составляющей наведенного тока, в зависимости от номера гармоники - составляет - со стороны рельсов - 8 5-29%, - со стороны ЭП - 626% Следовательно, чем выше номер гармонической составляющей, тем сильнее сказывается относительное снижение защитного эффекта со стороны ЭР и ЭП

В восьмой главе на основе сформированных в предыдущих главах основных концепциях, определяющих создание многопроводных электротяговых сетей по критерию минимального уровня помех в смежных коммуникациях, даны практические рекомендации по применению предложенного метода передаточных функций В случае, когда влияющий ток имеет значительную величину и предложенный вариант увеличения тока компенсации в ЭП не дает достаточного эффекта снижения электромагнитных влияний, разработаны структурные схемы активных систем компенсации электромагнитных влияний (рис 6 и 7), синтезированные с помощью предложенного метода передаточных функций и защищенные патентами на

изобретения Дана оценка технико-экономических перспектив использования результатов исследования

Спроектированные на основе многопроводных тяговых сетей с ЭП (ЭУП) активные системы компенсации содержат дополнительный регулируемый источник тока В них может быть достигнута степень компенсации электромагнитных влияний до любого, наперед заданного уровня и ограничивается только их устойчивостью.

18

Рис. 6 Структурная схема устройства для снижения электромагнитных влияний на линии связи с регулированием по возмущению На рисунках б и 7 приняты следующие обозначения 1 ~ тяговая сеть, 2, 11 -датчики тягового и компенсирующего токов, 3 - узел обработки сигнала, 4,12 -фильтры - селекторы влияющего и компенсирующего токов, 5, 13 - блоки фазосдвигатощих элементов, 6, 14 - блоки регуляторов сдвига фазы, 7, 21 -блоки масштабных усилителей, 8 - смеситель, 9 - регулируемый источник тока, 10 - канал обратной связи, 15 - экранирующий провод, 16 - линия связи, 17 -канал дополнительной отрицательной обратной связи, 18 - датчик гармонических составляющих наведенной помехи, 19 - селектор помехи, 20 -

блок измерения амплитуд гармонических составляющих помехи и выявления их отклонений от заданных, в зависимости от фактического уровня амплитуд

Рис. 7 Структурная схема устройства для снижения электромагнитных влияний на линии связи регулированием по отклонению

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1 Предложен системный подход к исследованию электромагнитной совместимости многопроводных электротяговых се гей переменного тока со смежными коммуникациями связи методом передаточных функций,

2 Предложена методика определения направлений модернизации тяговых сетей по заданным условиям эффективности, основанная на расчете в них токораспределения методом передаточных функций,

3. Разработаны частотные математические модели многопроводной тяговой сети с ЭП и ЭУП с сосредоточенным заземлением,

4 Разработана частотная математическая модель многопроводной тяговой сети с ЭУП с распределённым заземлением ЭП,

5 Разработаны частотные математические модели звеньев, входящих в исследуемые системы с ЭП и ЭУП и определены их амнлитудно — частотные и фазово - частотных характеристики,

6 Разработаны аналитические модели для расчета наивыгоднейшего токораспределения в многопроводных электротяговых сетях переменного тока методом передаточных функций;

7 Предложен метод количественной оценки электромагнитного воздействия многопроводной электротяговой сети на смежную коммуникацию связи,

8. Получены характеристики защитного (компенсирующего) воздействия электротяговых сетей с ЭП и ЭУП, для случаев сосредоточенного и распределенного заземлений,

9. Получены характеристики сравнительной эффективности в отношении степени снижения электротяговыми сетями с ЭП и ЭУП уровня электромагнитной помехи в смежной коммуникации связи,

10 Предложен метод расчёта гальванической составляющей юков многопроводных электротяговых сетей переменного тока,

11 Определено влияние способа заземления ЭП на свойства исследуемой системы

Основные положения диссертации

опубликованы в следующих работах

1 Устименко, ИВ Расчет амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик системы «тяговая сеть с экранирующим проводом» относительно тока в экранирующем проводе методом передаточных функций [Текст] / И.В Устименко // Вестник Ростовского гос ун-та путей сообщения, 2007 -№ 1.-С 104-111

2 Устименко, ИВ Активная система компенсации электромагнитной помехи в смежных коммуникациях связи с регулированием по отклонению

[Текст] /ИВ Устименко // Вестник Ростовского гос ун-та путей сообщения -2002 -№ 1 -С 74-77

3 Бочев, А С., Устименко И В Метод передаточных функций в исследовании многопроводных электротяговых сетей переменного тока Ч 1 монография [Текст] /АС Бочев, И В Устименко, под ред д-ра техн наук, проф Е.П Фигурнова - Росгов н/Д, 2007 - 157 с

4 Бочев А С, Устименко И В, Метод передаточных функций в исследовании многопроводных электротяговых сетей переменного гока [Текст] / Электрификация и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на железнодорожном транспорте тезисы доклада // Материалы четвертого международного симпозиума (ЭЛТРАНС - 2007) - Санкт-Петербург, 2007 - С. 13

5 Устименко И В, Иодко Ю В Устройство для снижения электромагнитных влияний на линии связи [Текст] / 10 В. Иодко, И В Устименко // Повышение эффективности устройств железнодорожного транспорта//Межвуз. сб науч. тр. - Ростов-на-Дону РИИЖТ, 1990 - С 12-14

6 Устименко ИВ, Иодко Ю.В. Основные особенности и структурные схемы автоматических помехозащитных систем [Текст] / ЮВ Иодко, ИВ Устименко // Автоматизированные системы электроснабжения железных дорог //Межвуз сб науч тр - Ростов-на-Дону РИИЖТ, 1990 -С 43-47

7 Б В Ворожбитов, Иодко 10 В , Устименко И В Требования к системе автоматического снижения помех в смежных линиях связи электрифицированных железных дорог [Текст] / Ворожбитов Б В , Ю В Иодко, ИВ Устименко // Усиление систем электроснабжения электрифицированных железных дорог // Межвуз сб науч тр - Ростов-на-Дону. РИИЖТ, 1989. - С 55-57

8 А с SU 1678664 В60МЗ/00. Устройство для снижения электромагнитных влияний на линии связи [Текст] / АС. Бочев, ЕП Фигурнов, В П. Кручинин, И.В Устименко, 10 В Иодко, Ю Г Семенов, В В Кузнецов Бюл № 35,23 09.91.

9 Пат. RU 2186694 7В 60М 3/00, Н 02 J 3/01 Устройство для снижения электромагнитных влияний на линии связи [Текст] / АС Бочев, И.В Устименко. Заявл 15 05 2000 ; опубл 10.08 2002, Бюл № 22

10 Пат RU 2248281 С2 В 60М 3/00, Н 02 J 3/20 Устройство для снижения электромагнитных влияний на линии связи [Текст] / ИВ Устименко Заявл 01.04.2003 , опубл 20 03 2005, Бюл № 8

11 Пат RU 2295462 С1 В 60М 1/06. Способ снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи [Текст] / ИВ Устименко Заявл. 15 08 2005 ; опубл 20 03.2007, Бюл № 8

12 Пат. RU 2296679 С1 В 60М 1/06 Способ снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи [Текст] / ИВ Устименко. Заявл. 15 08 2005 ; опубл 10 04 2007, Бюл № 10.

13 Пат. RU 2298487 С1 В 60М 1/06, В 60М 3/00 Способ снижения индуктивного влияния электротяговых сетей переменного тока на проводные комму-никащш связи [Текст] /ИВ Устименко Заявл 07 11 2005 , опубл 10 05 2007, Бюл. № 13.

14 Пат. RU 2298488 С1 В 60М 3/00 Устройство для снижения электромагнитных влияний на линии связи [Текст] / И.В. Устименко Заявл. 15 08 2007; опубл 10 05 2007, Бюл № 13

15 Пат. RU 2298489 С1 В 60М 3/00 Устройство для снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи [Текст] 1 ИВ Устименко Заявл 07 И 2005 , опубл 10.05 2007,Бюл № 13

16 Пат. RU 2309857 С2 В 60М 1/06. Устройство для снижения индуктивного влияния электрических железных дорог на смежные коммуникации связи [Текст] /ИВ Устименко Заявл 07 11 2005 , опубл 10 11 2007, Бюл. №31.

Устименко Игорь Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ МНОГОПРОВОДНЫХ ЭЛЕКТРОТЯГОВЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Специальность 05.22 07 — подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 2007 г Формат бумаги 60x84/16 Бумага офсетная Ризография Уел печ л 1,4 Тираж 100 экз Заказ №

Ростовский государственный университет путей сообщения Ризография РГУПС.

344038, г Ростов-на-Дону, пл Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2

Введение.

1. Выбор метода исследования.

Выводы по главе.

2. Расчёт АЧХ и ФЧХ звеньев, входящих в систему «ТС с ЭП

2.1. Операторные уравнения и передаточная функция звена «КП - ЭР», относительно токов КП и ЭР.

2.2. Операторные уравнения и передаточная функция звена «КП - ЭП», относительно токов КП и ЭП.

2.3. Операторные уравнения и передаточная функция звена «ЭП - ЭР», относительно токов ЭП и ЭР.

2.4. Операторные уравнения и передаточная функция звена «ЭР - ЭП», относительно токов ЭР и ЭП.

Выводы по главе.

3. Расчёт Л ЧХ и ФЧХ системы «ТС с ЭП - ОВ».

3.1. Расчёт АЧХ и ФЧХ подсистемы «КП - ЭП» системы «ТС с ЭП - ОВ», по условию определения эквивалентного тока ЭП.

3.2. Расчёт А ЧХ и ФЧХ подсистемы «КП - ЭР» системы «ТС с ЭП - ОВ», по условию определения эквивалентного тока ЭР.

3.3. Расчёт АЧХ и ФЧХ подсистемы формирования эквивалентного тока компенсирующего воздействия системы «ТС с ЭП - ОВ».

Выводы по главе.

4. Синтез системы «ТС с ЭП - ОВ» по условию максимума эквивалентного тока компенсирующего воздействия.

4.1. Расчёт АЧХ и ФЧХ звена, отражающего индуктивно - гальваническое взаимодействие контуров «ЭП - земля» и «ЭР - земля» по условию максимальной величины эквивалентного тока ЭП.

4.2. Расчёт АЧХ и ФЧХ звена, отражающего индуктивно - гальваническое взаимодействие контуров «ЭП - земля» и «ЭР - земля» по условию максимальной величины эквивалентного тока ЭР.

4.3. Расчёт АЧХ и Ф ЧХ подсистемы «КП - ЭП» системы «ТС с ЭП - ОВ», по условию определения эквивалентного тока ЭП, в соответствии с наложенными на систему связями, по условию индуктивно - гальванической связи между контурами «ЭП - земля» и «ЭР - земля».

4.4. Расчёт А ЧХ и ФЧХ подсистемы «КП - ЭР» системы «ТС с ЭП - ОВ», по условию определения эквивалентного вихревого тока ЭР, в соответствии с наложенными на систему связями, по условию индуктивно - гальванической связи между контурами «ЭП - земля» и «ЭР - земля».

4.5. Расчёт АЧХ и ФЧХ подсистемы формирования эквивалентного тока компенсирующего воздействия системы «ТС с ЭП - ОВ», по условию максимума эквивалентного тока компенсирующего воздействия.

Выводы по главе.

5. Расчёт А ЧХ и ФЧХ системы «ТС с ЭУП - ОВ».

5.1. Расчёт Л'аГА'и ФЧХ звеньев, входящих в систему «ТС с ЭУП - ОВ».

5.1.1. Операторные уравнения и передаточная функция звена «контур тягового тока (КТТ) - контур тока контактного провода (КТКП)», относительно ТС и КП.

5.1.2. Операторные уравнения и передаточная функция звена «контур тягового тока (КТТ) - контур тока контактного провода (КТКП)», относительно токов ТС и КП.

5.1.3. Операторные уравнения и передаточная функция звена «КП - ЭР», при наличии УП, относительно токов КП и ЭР.

5.1.4 Операторные уравнения и передаточная функция звена «УП - ЭР», относительно токов УП и ЭР.

5.1.5. Операторные уравнения и передаточная функция звена «КП -ЭП», относительно токов КП и ЭП, при наличии в системе УП.

5.1.6. Операторные уравнения и передаточная функция звена «УП -ЭП», относительно токов УП и ЭП.

5.1.7.Передаточная функция звена «ЭП - ЭР», при наличии в системе УП, относительно токов ЭП и ЭР.

5.1.8. Передаточная функция звена «ЭР - ЭП», относительно токов ЭР и ЭП, при наличии в системе УП.

5.2. Расчёт АЧХ и ФЧХ подсистемы «ТС - ЭП» системы «ТС с ЭУП -ОВ».

5.3. Расчёт АЧХ и ФЧХ подсистемы «ТС - ЭР» системы «ТС с ЭУП

Выводы по главе.

6. Синтез системы «ТС с ЭУП - ОВ» по условию максимума эквивалентного тока компенсирующего воздействия.

6.1. Расчёт АЧХ и ФЧХ подсистемы «ТС - ЭП» системы «ТС с ЭУП - ОВ» по условию максимума эквивалентного тока компенсирующего воздействия.

6.1.1. Расчёт А ЧХ и ФЧХ подсистемы «ТС - ЭП» системы «ТС с ЭУП -ОВ», по условию определения эквивалентного тока ЭП, в соответствии с наложенными на систему связями, по условию индуктивно - гальванической связи между контурами «ЭП - земля» и «ЭР - земля».

6.1.2. Расчёт А ЧХ и ФЧХ подсистемы «ТС - ЭР» системы «ТС с ЭУП -ОВ», по условию определения эквивалентного тока ЭР, в соответствии с наложенными на систему связями, по условию индуктивно - гальванической связи между контурами «ЭП - земля» и «ЭР - земля».

6.1.3. Расчёт АЧХ и ФЧХ подсистемы формирования максимального эквивалентного тока компенсирующего воздействия «КМ» системы «ТС с ЭУП - ОВ», в соответствии с наложенными на систему связями, по условию индуктивно - гальванической связи между контурами «ЭП - земля» и «ЭР земля».

Выводы по главе.

7. Расчёт А ЧХ и ФЧХ системы «РТС с ЭУП - ОВ».

7.1.1. Расчёт А ЧХ и Ф ЧХ звена (К 1), отражающего индуктивную связь между контуром «КП - земля» и гальванически связанными контурами «ЭР

- земля», «ЭП - ЭР», при наличии в системе УП, по условию определения тока компенсирующего воздействия в ЭР.

7.1.2. Расчёт А ЧХ и ФЧХ звена (К2), отражающего индуктивную связь между контуром «КП - земля» и гальванически связанными контурами «ЭП

- земля», «ЭП - ЭР», при наличии в системе УП, по условию определения тока компенсирующего воздействия в ЭР.

7.1.3. Расчёт А ЧХ и ФЧХ звена (КЗ), отражающего индуктивную связь между контуром «КП - земля» и гальванически связанными контурами «ЭР

- земля», «ЭП - ЭР», при наличии в системе УП, по условию определения тока компенсирующего воздействия в ЭП.

7.1.4. Расчёт АЧХ и ФЧХ звена (К4), отражающего индуктивную связь между контуром «КП - земля» и гальванически связанными контурами «ЭП

- земля», «ЭП - ЭР», при наличии в системе УП, по условию определения тока компенсирующего воздействия в ЭП.

7.1.5. Расчёт А ЧХ и ФЧХ звена (К5), отражающего индуктивную связь между парами гальванически связанных контуров «ЭП - земля», «ЭП - ЭР», и «ЭР - земля», «ЭП - ЭР».

7.1.6. Расчёт А ЧХ и ФЧХ звена (Кб), отражающего индуктивную связь между парами гальванически связанных контуров «ЭР - земля», «ЭП - ЭР», и «ЭП - земля», «ЭП - ЭР».

7.1.7. Расчёт АЧХ и ФЧХ звена (К7), определяющего гальваническую составляющую эквивалентного вихревого тока ЭП в земле.

7.1.8. Расчёт АЧХ и ФЧХ звена (К8), определяющего гальваническую составляющую эквивалентного тока ЭР в земле.

7.1.9. Расчёт АЧХ и ФЧХ звена (К9), отражающего индуктивную связь между контуром «УП - земля» и гальванически связанными контурами «ЭР

- земля», «ЭП - ЭР» по условию определения тока компенсирующего воздействия в ЭР.

7.1.10. Расчёт АЧХ и ФЧХ звена (К10), отражающего индуктивную связь между контуром «УП - земля» и гальванически связанными контурами «ЭП - земля», «ЭП - ЭР», по условию определения тока компенсирующего воздействия в ЭР.

7.1.11. Расчёт АЧХ и ФЧХ звена (К11), отражающего индуктивную связь между контуром «УП - земля» и гальванически связанными контурами «ЭР - земля», «ЭП - ЭР», по условию определения тока компенсирующего воздействия в ЭП.

7.1.12. Расчёт АЧХ и ФЧХ звена (К12), отражающего индуктивную связь между контуром «УП - земля» и гальванически связанными контурами «ЭП - земля», «ЭП - ЭР», по условию определения тока компенсирующего воздействия в ЭП.

7.2.1. Расчёт А ЧХ и ФЧХ подсистемы «РТС'ЭУП - ЭР» системы «РТС сЭУП-ОВ».

7.2.2. Расчёт А ЧХ и ФЧХ подсистемы «РТС'ЭУП - ЭП» системы «РТС сЭУП-ОВ».

7.2.3. Расчёт АЧХ и ФЧХ подсистемы «РТС'ЭУП - земля» системы «РТС сЭУП-ОВ».

7.3. Расчёт АЧХ и ФЧХ подсистемы формирования максимального эквивалентного тока компенсирующего воздействия системы «РТС с ЭУП -ОВ», в соответствии с наложенными на систему связями, по условию распределенного характера заземлений.

Выводы по главе.

Электромагнитная совместимость с точки зрения железнодорожной электроэнергетики - это, прежде всего взаимные влияния друг на друга контактных сетей соседних путей многопутных участков, влияния тяговой сети на смежные линии низкого напряжения, линии связи и проводного вещания, на любые протяжённые проводящие объекты, расположенные вблизи электрифицированной железной дороги, а также вопросы взаимовлияния электровозов переменного тока с тиристорным регулированием. Указанные проблемы тесно связаны с проблемой электрокоррозионного разрушения подземных сооружений и опор при электрификации на постоянном токе. Кроме того, создаваемые линиями автоблокировки и продольного электроснабжения поля, наводят в обесточенной контактной сети, в цепях автоматики, телемеханики и связи, напряжения и токи, которые могут быть опасны для людей или производить разрушения аппаратуры и нарушать нормальную работу устройств.

Ток в земле по модулю соизмерим с влияющим током [1-9] тяговой сети, включающей в себя питающие и отсасывающие провода, провода контактной сети, рельсы с распределённой проводимостью на землю и саму землю. В связи с этим, тяговая сеть практически полностью несимметрична и оказывает значительное влияние на смежные с ней коммуникации. Таким образом, актуальность проблемы снижения внешних влияний со стороны тяговой сети на смежные с ней коммуникации - очевидна. До сих пор считалось, что полностью устранить электромагнитные влияния контактной сети электрических железных дорог практически невозможно и стремление уменьшить наведенные напряжения до нуля потребовало бы огромных расходов. Поэтому в настоящее время, из соображений целесообразности, допускаются влияния в пределах установленных норм, которые существенно не нарушают нормальную работу смежных линий и не являются опасными для изоляции и обслуживающего персонала. Это мнение кроме обычной логики, базируется на современных, известных практических достижениях в области снижения электромагнитных влияний со стороны тяговой сети.

В общей проблеме снижения электромагнитных влияний со стороны тяговой сети (ТС), вызванной появлением в смежных коммуникациях напряжений, опасных для жизни людей и оборудования, снижение мешающих влияний выделяется в самостоятельную задачу. Исследованиям в области электромагнитной совместимости тяговой сети и смежных с ней коммуникаций связи, а также решению задачи создания электротяговых сетей переменного и постоянного тока, перспективных с точки зрения минимизации наведенной ТС электромагнитной помехи в смежных коммуникациях связи, посвящены работы Бадёра М.П., Бородулина Б.М., Бочева А.С., Добровольскиса Т.П., Косарева Б.И., Косарева А.Б., Котельникова А.В., Марквардта К.Г., Минина Г.А., Павлова И.В., Просецкого А.П., Фигурнова Е.П., а также других учёных и специалистов. При выполнении диссертационной работы использованы также работы специалистов в области ТАР: Солодовникова В.В., Бесекерского В.А., Попова Е.П., Гудвина Г.К., Гребе С.Ф., Сальгадо М.Е.

Наиболее эффективными в отношении снижения мешающих влияний, являются активные методы защиты линий связи, применяемые в источнике влияний, т.е. в устройствах электрических железных дорог. Эти мероприятия уменьшают влияние на все смежные объекты. Среди группы активных способов защиты, необходимо выделить наиболее эффективные в отношении снижения мешающих влияний, в которых используется дополнительный провод в качестве канала компенсирующего тока, в различных вариантах его исполнения. В основе таких способов лежит принцип компенсации влияющего электромагнитного поля тока контактной сети дополнительным электромагнитным полем, созданным компенсирующим током в дополнительном проводе и находящемся в противофазе к влияющему полю. При обобщённом анализе известных способов и устройств компенсации наведенной электромагнитной помехи посредством дополнительного электромагнитного поля, инверсного к полю влияющего тока контактной сети [10-25], можно сделать вывод, что в основе их практической реализации лежит многопроводная сеть, т.е. контактная сеть и дополнительный провод, в качестве которого может быть использован экранирующий или обратный провод [26].

Как известно [27], широкое развитие трёхпроводных систем питания -2 х 25 кВ и системы питания с экранирующим (ЭП) и экранирующим и усиливающим проводом (ЭУП), обусловлено тем, что в них, в значительной степени снижены основные существенные недостатки, присущие системам энергоснабжения переменного однофазного тока, определяемые структурой тяговой сети - значительное индуктивное сопротивление тяговой сети и, как следствие значительные индуктивные потери напряжения и энергии, трудности в осуществлении релейной защиты, интенсивное вредное влияние на смежные коммуникации связи и т.д. Также известно, что наиболее эффективными являются ТС с ЭП и ЭУП. Взаимоиндуктивная связь ЭП и усиливающего проводов и контактной подвески (КП), приводит к возникновению в ЭП индуктированного тока, противоположного по фазе (относительно первой гармоники) току ТС, и, составляющего от него 35-50 %. В результате напряжённость внешнего электромагнитного поля и индуктивное сопротивление ТС снижается в 1.6-2 раза по сравнению с обычной ТС. Конструктивно, в трёхпроводных системах питания рельсовая цепь разгружается от обратного тягового тока соединением её с дополнительным проводом, который максимально приближается к контактной подвеске. По сути дела осуществляется максимально возможное сближение двух источников противофазных электромагнитных полей, с целью взаимного гашения последних. Таким образом, по заземлённому обратному проводу, протекает доля влияющего тока ТС. Защита от помех смежных с тяговой сетью коммуникаций связи осуществляется одновременно, по всей зоне расположения обратного провода. Очевидно, что такой способ защиты является наиболее эффективным. Однако, в связи с использованием данного способа необходимо отметить, что для того чтобы эффект компенсации электромагнитных помех был максимальным, необходимо выполнить следующие условия:

• компенсирующий ток по величине должен быть максимально приближен к току питающей КП - влияющему току;

• компенсирующий ток должен содержать тот же спектр высших гармонических составляющих, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие, что и влияющий ток;

• каждая гармоника в спектре компенсирующего тока должна быть инверсна по отношению к эквивалентной гармонике влияющего тока, т.е. сдвинута по отношению к ней на угол, максимально приближенный к 180 эл.градусам.

Исходя из перечисленных требований к идеальной трёхпроводной сети, естественно возникает вопрос - насколько реальная трёхпроводная сеть приближается к идеальной, и каким образом, возможно, улучшить технические характеристики реальной трёхпроводной сети, чтобы максимально приблизить её к идеальной? С точки зрения задачи компенсации электромагнитных помех в смежных с ТС коммуникациях связи, вопрос ставится следующим образом: как должна выглядеть реальная многопроводная ТС, чтобы компенсирующий ток в обратном проводе был максимально приравнен к влияющему. Для дальнейшего рассмотрения вопроса, примем следующие условия:

• смежные с ТС коммуникации связи совместно с ТС - рассмотрим как систему - в той степени, что на эти коммуникации воздействуют два противофазных электромагнитных поля - влияющего и компенсирующего токов ТС и ЭП;

• смежные с ТС коммуникации связи примем в качестве объекта влияния (ОВ);

• ЭП будем рассматривать в качестве канала компенсирующего воздействия, а ток в ЭП - в качестве компенсирующего;

• несинусоидальный ток контактной сети примем в качестве возмущающего (влияющего) воздействия.

Все связи в такой системе носят индуктивно - ёмкостный характер. Однако в данной работе, ввиду малости величины распределённых ёмкостей для исследуемого спектра тягового тока, в расчётах они не учитываются. Переход из одного устойчивого состояния в другое осуществляется не мгновенно, а по истечении некоторого промежутка времени (времени переходного процесса). Описываемая система является динамической, а признаки, описывающие её состояние в любой момент времени, определяются как динамические характеристики системы.

Таким образом, ТС с ЭП, совместно с коммуникациями связи, подверженными электромагнитному воздействию с её стороны — являются динамической системой. Следовательно, задача улучшения её технических характеристик, направленных на уменьшение возмущающего воздействия, сводится:

• к определению амплитудно - частотных и фазово - частотных характеристик (ачх и фчх) исходной системы;

• к изменению динамических характеристик исходной системы таким образом, чтобы компенсирующий ток в такой системе был максимально приближен к влияющему, и, следовательно, электромагнитные помехи в объекте влияния были бы минимальны.

Следуя логике представленных выше рассуждений, установим последовательную цепочку: научная проблема - объект исследований -предмет исследований - цель исследований.

В связи с увеличением единичных нагрузок ТС и перспективой увеличения в парке подвижного состава доли электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями, становится актуальной проблема электромагнитной совместимости ТС, как источника электромагнитных помех, и смежных с ней коммуникаций связи. Решением обозначенной проблемы, является решение задачи снижения электромагнитных помех, обусловленных электромагнитным взаимодействием источника влияний и ОВ. В связи с последними рассуждениями ясно вырисовывается объект исследований: электромагнитное взаимодействие перспективных с точки зрения минимизации индуктивных потерь напряжения и энергии, и как результат относительной минимизации напряжённости внешнего электромагнитного поля и индуктивного сопротивления тяговой сети, -многопроводных электротяговых сетей переменного тока и смежных коммуникаций связи. Следующий шаг: - в границах установленного объекта исследований, обозначим предмет исследования: АЧХ и ФЧХ исходных, принятых в качестве базовых, электротяговых сетей с ЭП и ЭУП, использующих в качестве канала компенсирующего воздействия -дополнительный провод. И, наконец, на основе сформулированной проблемы, определения объекта и предмета исследования установим его цель: на основе определения АЧХ и ФЧХ исследуемых исходных систем с ЭП и ЭУП, - решение задачи максимального сближения по величине компенсирующего и влияющего токов исследуемых систем, и как следствие минимизации электромагнитных помех в объекте влияния, посредством изменения динамических характеристик обозначенных исходных систем.

Таким образом, целями диссертационной работы являются:

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ и РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложен новый подход к исследованию электромагнитной совместимости многопроводных электротяговых сетей переменного тока со смежными коммуникациями связи методом передаточных функций.

2. Решена задача классификации систем электроснабжения переменного тока по признаку наличия канала компенсирующего тока.

3. Тяговая сеть и смежные с ней коммуникации связи рассмотрены совместно, как система. В связи с этим, предполагается, что:

• на смежные коммуникации воздействуют два противофазных электромагнитных поля - влияющего и компенсирующего токов тяговой сети и ЭП;

• смежные с тяговой сетью коммуникации связи принимаются в качестве объекта влияния;

• ЭП рассматривается в качестве канала компенсирующего воздействия, а ток в ЭП - в качестве компенсирующего;

• несинусоидальный ток контактной сети принимается в качестве возмущающего воздействия.

4. Предложена математическая модель многопроводной тяговой сети с ЭП и ЭУП с сосредоточенным заземлением, и тяговой сети с ЭУП и распределённым заземлением ЭП.

5. Система «тяговая сеть с ЭП (ЭУП)», представлена совокупностью типовых звеньев, на которые наложены связи, по условию определения их амплитудно - частотных и фазово - частотных характеристик.

6. Типовые звенья, характеризующие отдельные элементы и процессы, происходящие в тяговой сети, представлены в виде эквивалентных схем замещения.

7. Результатом анализа эквивалентных схем замещения рассматриваемых типовых звеньев, входящих в систему «тяговая сеть с ЭП

ЭУП) - смежная линия связи», является построение их математических моделей.

8. Благодаря предложенному универсальному подходу к рассмотрению исследуемых систем энергоснабжения, с точки зрения оценки влияния их собственных параметров на процессы, происходящие в них, решена задача синтеза оптимальных эффективных систем по заданному критерию качества.

9. На примере анализа многопроводной тяговой сети, путём определения её амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик (с экранирующим проводом (ЭП) и с экранирующим и усиливающим проводами (ЭУП)) показана возможность количественной оценки её эффективности в отношении электромагнитной совместимости с объектом влияния.

10. Полученные сравнительные характеристики компенсирующего воздействия относительно влияющего, позволяют оценить эффективность каждой из рассматриваемых многопроводных электротяговых сетей с ЭП и ЭУП, а также их сравнительную эффективность в отношении снижения ими уровня электромагнитной помехи в смежной коммуникации связи.

11. Предложен метод расчёта гальванической составляющей вихревых токов индуктивно - гальванически связанных контуров, образующих тяговую сеть.

12. Предложен метод расчёта токораспределения в многопроводной тяговой сети.

13. Определены роль и степень «участия» каждого из элементов проанализированных систем энергоснабжения в образовании сигнала компенсирующего воздействия, при условии, когда все элементы системы пассивны, - в ослаблении (экранировании) электромагнитного поля влияющего тягового тока, основываясь на их частотных свойствах.

14. Определено влияние способа заземления ЭП на свойства исследуемой системы.

1. Марквардт, К.Г. Энергоснабжение электрических железных дорог // К.Г. Марквардт. М.: Транспорт, 1965. - С.425 - 456.

2. Ратнер, М.П., Могилевский E.JI. Электроснабжение нетяговых потребителей железных дорог // М.П. Ратнер, E.JI.Могилевский. М.: Транспорт, 1985. - 295с.

3. Ратнер, М.П. Индуктивное влияние электрифицированных железных дорог на электрические сети и трубопроводы// М.П. Ратнер. М.: Транспорт, 1966.- 165с.

4. Бадер, М.П. Электромагнитная совместимость // М.П. Бадер. М.: УМКМПС, 2002.-638с.

5. Косарев, А.Б. Основы электромагнитной совместимости систем тягового электроснабжения переменного тока // А.Б. Косарев. М.: Интекст, 2004. - 272с.

6. Штолл, К., Бечка, Й., Надворник, Б. Влияние тягового подвижного состава с тиристорным регулированием на устройства СЦБ и связи // Пер. с чеш. -М.: Транспорт, 1989. 199 с.

7. Аррилага, Дж., Бредли Д., Боджер, П. Гармоники в электрических системах: Пер. с англ.// Дж., Аррилага, Д. Бредли, П. Боджер. М.: Энергоатомиздат, 1990. 320 с.

8. Карякин, Р.Н. Тяговые сети переменного тока // Р.Н. Карякин. М.: Транспорт, 1987. - 279с.

9. Рюденберг, Р. Переходные процессы в электроэнергетических системах: Пер. с первого американского издания//Р. Рюденберг М.:ИЛ, 1955. 720 с.

10. А.с.№501907 В60М 3/02, H02J 3/18 Устройство для энергоснабжения электрифицированной железной дороги Текст. // Т.Д. Добровольские, Б.М. Бородулин, С.Д. Соколов

11. А.с.№169556 B61mH02d Способ уменьшения индуктивного влияния электротяговых сетей на линии связи Текст. // Павлов И.В.

12. A.c.№182186 B61mH02d Способ уменьшения индуктивного влияния электротяговых сетей на линии связи Текст. // Павлов И.В.

13. А.с.№369028 В60т 1/06, Н04Ь 15/02 Устройство для снижения индуктивного влияния электротяговых сетей Текст. // Павлов И.В.

14. А.с.№496686 Н04Ь 15/02 Устройство для защиты линий связи от помех Текст. // Павлов И.В.

15. А.с.№ 1289712 В60М 3/00, H02J 3/18 Устройство для снижения электромагнитного влияния электрических железных дорог на каналы проводной связи Текст. // Г.А. Минин, В.П. Семенчук, М.П. Бадёр, А.П. Просецкий

16. А.с.№138943 В60М 1/06 Устройство для защиты линий слабого тока от индуктивного влияния электротяговых сетей Текст. // Павлов И.В.

17. А.с.№655574 В60т 1/06 Электротяговая сеть Текст. // Павлов И.В.

18. А.с.№1188021 В60т 1/06 Устройство для снижения индуктивного влияния электротяговых сетей Текст. // Б.Н. Тихменев, И.В. Павлов, Б.В. Шевцов

19. А.с.№221752 В60т Способ уменьшения индуктивного влияния электротяговых сетей переменного тока на линии связи Текст. // И.В. Павлов

20. А.с.№649609 В60т 1/06 Устройство для уменьшения индуктивного влияния электротяговых сетей Текст. // И.В. Павлов

21. А.с. SU 2251495 С2 7 В60МЗ/00 Устройство для снижения электромагнитных влияний электрических железных дорог на линии проводной связи Текст. // Косарев А.Б., Семёнова Е.Ю., Гетта Ю.Н., Иодко Ю.В., Ермоленко А.В.

22. А.с.№712279 В60т 3/02 Трансформаторная тяговая сеть Текст. // В.А. Розанов

23. А.с.№710842 В60М 3/02 Система электроснабжения железных дорог постоянного тока Текст. // Б.И. Косарев, Т.Н. Косолапов, Г.А. Минин

24. А.с.№670475 В60М 3/02, H02J 3/18 Устройство для энергоснабжения электрифицированной железной дороги Текст. // JI.A. Черноусов, С.Д. Соколов, Т.Д. Добровольские, Б.И. Косарев

25. А.с. SU 1400922 А1 7 В60МЗ/00 Устройство для снижения электромагнитного влияния электрических железных дорог на каналы проводной связи Текст. // А.С. Бочев, Ю.В. Иодко, В.В. Кузнецов, Е.П. Фигурнов

26. Бочев А.С. Трёхпроводные электротяговые сети переменного тока режимы их работы Текст. // А.С. Бочев: Автореф. Дис.докт. техн. наук. -Ростов-на-Дону, 1986. 40с

27. Теория автоматического регулирования. Т. 1 // под. ред. В.В. Солодовникова. -М.: Машиностроение, 1967. 770с.

28. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования // В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. М.: Наука, 1972. - 768с.

29. Гитис, Э.И., Данилович Г.А., Самойленко В.И Техническая кибернетика // Э.И. Гитис, Г.А. Данилович, В.И. Самойленко М.: «Советское радио», 1969. - 488с.

30. Загнер Г. Электронные системы: Теория и применение: Пер. с англ. // Г. Загнер М.: Мир, 1980. 394 с.

31. Бесекерский, В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования // В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. Санкт - Петербург: «Профессия», 2003. - 752с.

32. Ричард К. Дорф, Роберт X. Бишоп, Современные системы управления // Р. Дорф, Р. Бишоп; Пер. с англ. Б.И. Копылова. Лаборатория Базовых Знаний, 2004. - 832с.: илл.

33. Гудвин Г.К., Гребе С.Ф., Сальгадо М.Э. Проектирование систем управления // Г.К. Гудвин, С.Ф. Гребе, М.Э. Сальгадо. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. - 911с., ил.

34. Филипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью // Ч. Филипс, Р. Харбор. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. - 616с.: илл.

35. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. 4.1. // М.: Энергия, 1965. 396 с.

36. Квакернаак X., Сиван Р., Линейные оптимальные системы управления // М.: Мир, 1977. 650 с.

37. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы // М.: Машиностроение, 1982. 504 с.

38. Атабеков Г.И. Линейные электрические цепи // М.: Энергия, 1978. -592 с.

39. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических сетей // М.: Радио и связь, 1986.-544 с.

40. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. //М.: Высшая школа, 1978. 528 с.

41. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Стахов С.В. Основы теории цепей // М.: Высшая школа, 1985. 496 с.

42. Лосев А.К. Теория линейных электрических сетей // М.: Высшая школа, 1987.-512 с.

43. Топчеев Ю.И., Цыплаков А.П. Задачник по теории автоматического регулирования //М.: Машиностроение, 1977. 592 с.

44. Корн Г., Корн Т., Справочник по математике (для научных работников и инженеров) // М.: Наука, 1978. 832 с.

45. Крылов В.В., Корсаков С .Я. Основы теории цепей для системотехников // М.: Высш. Шк., 1990. 224 с.

46. Математические основы теории автоматического регулирования // Под. ред. Б.К. Чемоданова. М.: Высш. Шк., 1977. 366 с.

47. Соломенцов Е.Д. Функции комплексного переменного и их применение // М.: Высш. Шк., 1988. 167 с.

48. Свешников А.Г., Тихонов А.Н. Теория функций комплексного переменного // М.: Наука., 1967. 304 с.

49. Черняк А.А., Черняк Ж.А., Доманова Ю.А. Высшая математика на базе Mathcad: общий курс // А.А. Черняк, Ж.А. Черняк, Ю.А. Доманова. -СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 608 е.: ил.

50. Васильев A. Mathcad 13 на примерах / А. Васильев. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 528 е.: ил.

51. Дьяконов В.П., Абраменкова. Mathcad 8 PRO на примерах в математике, физике и Internet. // М.: Нолидж, 2000. 512 с.

52. А.с. SU 1678664 В60МЗ/00 Устройство для снижения электромагнитных влияний на линии связи Текст. // А.С. Бочев, Е.П. Фигурнов, В.П. Кручинин, И.В. Устименко, Ю.В. Иодко, Ю.Г. Семёнов, В.В. Кузнецов

53. Патент RU 2186694 7В 60М 3/00, Н 02 J 3/01 Устройство для снижения электромагнитных влияний на линии связи Текст. / Бочев А.С., Устименко И.В., 2000.05.15

54. Патент RU 2248281 С2 В 60М 3/00, Н 02 J 3/20 Устройство для снижения электромагнитных влияний на линии связи Текст. // Устименко И.В., 2003.04.01

55. Патент RU 2295462 С1 В 60М 1/06 Способ снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи Текст. // Устименко И.В., 2005.08.15

56. Патент RU 2296679 С1 В 60М 1/06 Способ снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи Текст. // Устименко И.В., 2005.08.15

57. Устименко И.В. Активная система компенсации электромагнитной помехи в смежных коммуникациях связи с регулированием по отклонению

58. Текст. / И.В. Устименко // Вестник Ростовского гос. ун-та путей сообщения, 2002.-№1. -С.74-77

59. Бочев А.С., Устименко И.В. Метод передаточных функций в исследовании многопроводных электротяговых сетей переменного тока Ч. 1 : монография Текст. // А.С. Бочев, И.В. Устименко ; под ред. д-ра техн. наук, проф. Е.П. Фигурнова. Ростов н/Д, 2007. — 157с.

60. Патент RU 2298487 С1 В 60М 1/06, В 60М 3/00 Способ снижения индуктивного влияния электротяговых сетей переменного тока на проводные коммуникации связи Текст. // Устименко И.В., 2007.05.10, бюл. № 13, 10.05.2007

61. Патент RU 2298488 С1 В 60М 3/00 Устройство для снижения электромагнитных влияний на линии связи Текст. // Устименко И.В., 2007.05.10, бюл. № 13, 10.05.2007

62. Патент RU 2298489 С1 В 60М 3/00 Устройство для снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи Текст. // Устименко И.В., 2007.05.10, бюл. № 13, 10.05.2007

63. Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке № 2005134454/11 от 9.04.2007 Устройство для снижения электромагнитных влияний электрических железных дорог на линии связи Текст. // Устименко И.В.

64. Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке № 2005134452/11 от 3.05.2007 Устройство для снижения индуктивного влияния электрических железных дорог на смежные коммуникации связи Текст. // Устименко И.В.

65. R1 := 0.128 эквивалентное активное сопротивление контактной подвески,ом"приблизительно равное оммическомуК1 := R^ ,км2 -4

66. R2q :- п -fq -10 активное сопротивление почвы токам низкои частоты, дляi ой гармоники,R2 := Rg , ом/км