автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Управление качеством электроэнергии и энергоэффективностью в системах электроснабжения железных дорог на основе технологий интеллектуальных сетей

На правах рукописи

Черепапов Александр Валерьевич

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬЮ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СЕТЕЙ (SMART GRID)

Специальность 05.13.06 - автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 О МАЯ 2015

Иркутск - 2015

005569226

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) и Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (ФГБОУ ВО ИрНИТУ). Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Крюков Андрей Васильевич

Официальные оппоненты: Пашков Николай Николаевич, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения», г. Москва, кафедра «Логистика и управление транспортными системами», профессор Булатов Юрий Николаевич, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет», г. Братск, кафедра «Электроэнергетики и электротехники», доцент

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Омский государственный универ-

ситет путей сообщения», г. Омск

Защита диссертации состоится 17 июня 2015 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.004.01 на базе ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения» по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15, ауд. А-803. Тел. 8-(3952)-63-83-11, факс 8-(3952)-38-76-72; е-таП:такпу(?пгеиря.ги.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения», http://wwvv.irgups.ru

Автореферат разослан 28 апреля 2015 г.

Ученый секретарь у >

диссертационного совета ло/ Данеев Алексей Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современный этап развития электроэнергетики России характеризуется переходом к новой технологической платформе, в основу которой положена концепция интеллектуальных электрических сетей (smart grid). Реализация этой концепции требует решения следующих задач:

• создание всережимной системы управления, основанной на применении интеллектуальных технологий;

• установка в сетях активных, автоматически управляемых технических средств регулирования режимов электроэнергетических систем (ЭЭС);

• применение новых информационных технологий и быстродействующих вычислительных комплексов для оценки состояния и управления;

• улучшение качества электроэнергии (ЭЭ) и повышение эффективности использования энергоресурсов.

В итоге должен произойти выход электроэнергетики на новое качество управления и переход к интеллектуальной ЭЭС с активно-адаптивной сетью (ИЭЭС ААС).

Железнодорожный транспорт относится к достаточно емким потребителем энергетических ресурсов. В электрических сетях, питающих тяговые подстанции, а также в системах электроснабжения железных дорог (СЭЖД) в полном объеме, применимы технологии ИЭЭС ААС (smart grid). Задача применения таких технологий управления имеет большую значимость в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, где основная системообразующая электрическая сеть непосредственно связана с тяговыми подстанциями железнодорожных магистралей. Ввиду значительного объема резкопеременной, нелинейной и однофазной тяговой нагрузки показатели качества ЭЭ в этих сетях далеко выходят за допустимые пределы. Поэтому проблема управления качеством электроэнергии на основе интеллектуальных технологий приобретает особую актуальность.

Значительный вклад в решение проблемы формирования интеллектуальных ЭЭС внесли JI.JI. Богатырев, О.М. Бударгин, В.Н. Вариводов, Н.И. Воропай, В.В. Дорофеев, Т.В. Иванов, С.Н. Иванов, Б.Б. Кобец, В.Г. Курбацкий, Ю.Н. Кучеров, Е.И. Логинов, A.A. Макаров, В.З. Манусов, М.Ш. Мисриханов, Ю.И. Моржин, Э.Б. Наумов, В.Н. Ряб-ченко, В.Н. Седунов, В.Ф. Ситников, В.А. Скогшнцев, Ю.Г. Шакарян, М. Donnelly, C.W. Gelling, J.M. Guerrero Zapata, N.D. Hatziargyriou, S.A. Papathañassiou, J.A. Pecas Lopes. J. Schmid, Z. Styczynski, Д. Содномдорж и другие.

Работы перечисленных авторов создали методологическую основу для разработки интеллектуальных СЭЖД. Для эффективного использования этих технологий в задачах управления качеством электроэнергии необходима разработка методов моделирования СЭЖД, позволяющих адекватно учитывать активные элементы и неопределенность информации о параметрах и режимах ЭЭС. Такие методы могут быть реализованы на

!

L-"

основе применения фазных координат и алгоритмов нечеткого моделирования, использующих функции принадлежности, задающие интервалы изменений входных и выходных переменных.

Начальный этап диссертационных исследований выполнялся в соответствии с планом работ по направлению «Интеллектуальные сети (smart grid) для эффективной энергетической системы будущего», проводимых в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 220 от 09.04.2010 г. Договор № 11.G34.31.0044 от 27.10.2011.

Целью представленных в диссертации научных исследований является разработка математических моделей активных элементов smart grid для решения задач управления качеством электроэнергии и энергоэффективностью в системах электроснабжения железных дорог.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать компьютерные модели активных элементов smart grid, применимые в задачах управления качеством электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог;

• предложить методику моделирования режимов СЭЖД, оснащенных различными типами активных устройств;

• разработать методику и компьютерные технологии управления качеством электроэнергии в СЭЖД на основе концепции smart grid;

• сформировать методику моделирования режимов систем электроснабжения железных дорог, оснащенных автоматически управляемыми накопителями электроэнергии;

• разработать методику нечеткого моделирования режимов трехфазно-однофазных СЭЖД.

Объект исследований. Система электроснабжения железной дороги, построенная с использованием интеллектуальных технологий управления.

Предмет исследований. Методы интеллектуального управления качеством электроэнергии в технологических процессах выработки, передачи, распределения, преобразования и потребления электроэнергии.

Методы исследования Задачи диссертационного исследования решались на основе математического моделирования электроэнергетических систем с использованием аппарата функционального анализа и численных методов решения нелинейных уравнений большой размерности. Вычислительные эксперименты были проведены на основе программного комплекса «Fazonord», разработанного в ИрГУПСе и модернизированного в части реализации технологий управления качеством электроэнергии на основе концепции интеллектуальных электрических сетей.

Научная новизна состоит в том, что диссертации впервые получены следующие положения, которые выносятся на защиту:

• компьютерные модели активных элементов smart grid, отличающиеся применимостью в задачах управления качеством электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог;

• новая методика моделирования режимов СЭЖД, оснащенных различными типами активных устройств, используемых для управления качеством электроэнергии в технологических процессах выработки, передачи, распределения, преобразования и потребления электроэнергии;

• методика и компьютерные технологии управления качеством электроэнергии в СЭЖД на основе концепции интеллектуальных электрических сетей;

• оригинальная методика моделирования режимов систем электроснабжения железных дорог, оснащенных накопителями электроэнергии;

• новая методика нечеткого моделирования режимов трехфазно-однофазных систем электроснабжения железных дорог.

Достоверность и обоснованность научных результатов, представленных в диссертации, обоснована корректным применением математических методов и алгоритмов. В сопоставимых случаях выполнено сравнение результатов моделирования с данными, полученными с помощью апробированных программ, а также с измерениями в реальных системах электроснабжения железных дорог.

Теоретическая и практическая значимость. Дано дальнейшее развитие теории управления качеством электроэнергии в технологических процессах выработки, передачи, распределения и потребления электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог переменного тока на основе интеллектуальных технологий.

Результаты исследований, полученные в диссертационной работе, позволяют решать следующие практические задачи, актуальные при управлении режимами СЭЖД:

• моделирование режимов СЭЖД с учетом активных устройств по улучшению качества электроэнергии;

• рациональный выбор комплекса интеллектуальных средств автоматического управления качеством электроэнергии в СЭЖД переменного тока;

• стабилизация уровней напряжения на токоприемниках электроподвижного состава (ЭПС), уменьшение несимметрии, снижение гармонических искажений в системах электроснабжения железных дорог.

Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационных исследований в виде практических рекомендаций по внедрению интеллектуальных технологии элеюроснабжения использованы в Восточно-Сибирской дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД» при разработке мероприятий по повышению качества электрической энергии.

Материалы диссертации применяются в учебном процессе на кафедре электроэнергетики транспорта в Иркутском государственном университете путей сообщения.

Апробация работы. Научные результаты, полученные в процессе диссертационных исследований, обсуждались на следующих научных конференциях: международных научно-практических конференциях «Транспортная инфраструктура Сибирского региона», г. Иркутск, 2012, 2013, 2014 г.; Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов», г. Омск, 2012 г.; всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири», г. Иркутск, 2014 г.; всероссийских конференциях с международным участием «Информационные и математические технологии в науке и управлении», г. Иркутск, 2013, 2014 гг.; III международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодёжи», г. Новочеркасск, 2013 г.; научных семинарах НИ ИрГТУ (г. Иркутск) и университета Отто фон Ге-рике (г. Магдебург) по направлению «Интеллектуальные сети (Smart Grid) для эффективной энергетической системы будущего» в 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в том числе четыре статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов диссертационных исследований, и одна монография. В работах с соавторами соискателю принадлежит от 25 до 75 % результатов. Положения, составляющие новизну и выносимые на защиту, получены лично автором.

Структура и объём работы. Диссертация включает введение, пять глав основного текста, заключение, библиографический список из 269 наименований, приложения. Общий объем диссертации 207 страницы, в тексте содержится 228 рисунков и 46 таблиц. В приложении приведены материалы о внедрении результатов работы.

В процессе диссертационных исследований автор пользовался научными консультациями доктора технических наук, профессора Закарюкина В.П.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении даётся обоснование актуальности научных исследований по созданию математических моделей активных элементов smart grid для решения задач управления качеством электроэнергии (КЭ) и энергоэффективностью в системах электроснабжения железных дорог. Сформулированы цели и основные задачи диссертационной работы, определена научная и практическая ценность результатов, дана краткая характеристика основных разделов диссертации.

Первая и вторая глава посвящены вопросам обоснования необходимости создания развитых систем управления КЭ, построенных с использованием технологий smart grid. Представлены результаты анализа негативных эффектов, вызываемых искажениями качества электроэнергии, рис. 1. В отличие от большого числа работ, в которых та-

кой анализ выполняется на основе упрощенных аналитических соотношений, автор использовал более адекватный подход, основанный на моделирование несимметричных и несинусоидальных режимов ЭЭС и СЭЖД в фазных координатах. Особое внимание уделено резонансным процессам на высших гармониках. В качестве примера на рис. 2 показана полученная в результате моделирования частотная характеристика напряжения в одном из узлов СЭЖД, свидетельствующая о наличии резонансов на высших гармониках.

Ущерб от искажения качества электроэнергии

Технологический

Нарушения технологических процессов

Ш •Д Т ■№-■4 ЧГТ^-?—ГТР 4

Электромагнитный

Рост потерь ЭЭ

Снижение качества продукции

<ш

Снижение надежности ЭЭС

Рис. 1. Ущерб от искажения качества электроэнергии

Рис. 2. Частотная характеристика напряжения узла при консольном питании

Резонансные эффекты в системах тягового электроснабжения (СТЭ) могут создавать серьезные проблемы для электрооборудования. В частности, на частоте 50 Гц возникают резонансы из-за наведенного напряжения в смежных линиях 10 и 27 кВ, приводящие к повреждению оборудования. Резонансы могут возникать и на частотах высших гармоник, в частности, на третьей, пятой и седьмой, имеющих наибольшие доли в несинусоидальном токе электровозов переменного тока.

Основной путь распространения резонансных гармоник от электровозов - это тяговая сеть, межподстанционные зоны которой связаны друг с другом электромагнитно и гальванически через вторичные обмотки тяговых трансформаторов. Это свойство приводит к существенным отличиям резонансных свойств системы тягового электроснабжения 2 х25 кВ от СТЭ 1 х25 кВ.

Результаты имитационного моделирования реальной СТЭ и результаты натурных измерений показывают наличие резонансов на частотах 21 ...23-й гармоник со смещением резонансов на 27...29-ю гармоники при коротких межподстанционных зонах. В случае трехпутных межподстанционных зон резонансы приходятся на 21...23-ю гармоники даже при сравнительно коротких межподстанционных зонах.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования качества электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог Восточной Сибири и в сетях 220 кВ, питающих тяговые подстанции. Также выполнен анализ факторов, влияющих на искажение показателей качества электроэнергии (ПКЭ) в системах электроснабжения железных дорог.

Для оценки качества электроэнергии можно использовать натурные измерения в условиях действующей железной дороги в различных точках СЭЖД: на тяговой подстанции (ТП), в контактной сети, в районах электроснабжения нетяговых и нетранспортных потребителей. На основе Фурье-анализа измеренных мгновенных значений напряжения определялись напряжения высших гармоник (ВГ) и рассчитывались ПКЭ. Кроме того, в главе представлены результаты статистической обработки результатов измерений ПКЭ на шинах 220 кВ ТП, рис. 3.

Проведенный анализ позволил сделать следующие выводы: данные отличаются существенным уровнем вариации, что свидетельствует о значительном числе трудно учитываемых случайных факторов; проверка на основе критерия согласия Колмогорова-Смирнова выявила тот факт, что все выборки не соответствует нормальному закону распределения; наблюдается корреляция между ПКЭ. Полученные результаты показали, что многие ПКЭ в системах тягового и внешнего электроснабжения выходят из допустимых пределов, поэтому задача разработки систем управления качеством электроэнергии в СЭЖД приобретает особую актуальность. Сложный характер процессов изменения ПКЭ подтверждает необходимость применения для управления КЭ интеллектуальных технологий.

тт

... ТШ

Рис. 3. Матричный график коэффициентов несимметрии

На основе имитационного моделирования с помощью разработанных автором моделей проведен системный анализ факторов, влияющих на ПКЭ в СЭЖД. Его результаты показали, что ПКЭ существенно зависят от следующих факторов: сложности профиля пути; мощностей короткого замыкания на шинах высокого напряжения ТП; режимов ведения поездов, рис. 4; межпоездного интервала. 12

10 >

4

1 0

Рис. 4. Максимальные коэффициенты несимметрии по обратной последовательности

В четвертой главе выполнена разработка концепции интеллектуальной СЭЖД и методов имитационного моделирования ее режимов в фазных координатах, адекватно учитывающих действие активных, автоматически управляемых устройств, таких как: кондиционеры гармоник, накопители электроэнергии, вставки постоянного тока. Информационное обеспечение задачи управления КЭ в ИСЭЖД осуществляется на основе системы мониторинга, структура которой показана на рис. 5.

Центр управления СЭЖД

ПТК СККЭ

птк сспти

Web-Сервер

Хранилище данных С СЭЖД \

Системный АРМ ,,

Персональны;

L . й ПК . !

Единая технологическая система сея;

ЯШ Тяговая^ '^Щ; подстанция

нетягсвых 'потребител

1 СККЭ

СККЭ

Обозначения

АРМ - автоматизированное рабочее место АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическими процессами

ПК - персональный компьютер ПТК - программно-технический комплекс ПС - подстанция

СККЭ - система контроля качества электроэнергии

ССПТИ - система сбора и передачи - — _ технологической информации

— -V —^Данные измерений N Результаты ССПТИ Ч. ..........• обработки

АСУТП

Рис. 5. Система мониторинга КЭ

Рис. 6. Структурная схема СЭЖД:

X - вектор состояния; Уу - вектор выходных переменных; и - вектор управлений; Рз - вектор возмущений; Уо - информация о внешнем мире

СЭЖД относится к классу многомерных динамических объектов, которым соответствует структурная схема, показанная на рис. 6. Для формального описания задачи управления КЭ удобно использовать следующий подход: найти гшпДР[х(*)] при ограничениях им[Х(/)]е Ъи; С\[х{г)]еВсу,

где им (г) =[£/,(?) £/2 (г) ... и (г)]т - вектор модулей напряжения на токоприемниках ЭПС и в контрольных точках сети СЭЖД; СУ[х(?)] - вектор ПКЭ в контрольных точках сети; ВС1, - допустимые области вариации параметров, образующих вектора

им[х(г)], СУ[Х(?)]; Х - вектор состояния.

Таким образом, управление качеством ЭЭ сводится к автоматическому вводу режима СЭЖД в допустимую область, отвечающую значению вектора состояния X, отвечающего нормативным ПКЭ и минимуму потерь активной мощности, рис. 7, 8.

Структура интеллектуальной системы электроснабжения железной дороги показана на рис. 9. Проведенный теоретический анализ показал, что для построения ИСЭЖД целесообразно использовать мультиагентные технологии.

Рис. 7. Ввод режима в допустимую Рис. 8. Допустимая область

область: в координатах ^¡//'^су

кги - коэффициент несимметрии по обратной последовательности; индекс (МЗ) соответствует нормально допустимым значениям, а индекс (РВ) - предельно допустимым

Мониторинг состояния

не»

Автоматизация на базе цифровых устройств

Интеллектуальные технологии управления

Рис. 9. Структура интеллектуальной системы тягового электроснабжения

Применение интеллектуальных технологий подразумевает учёт специфики СЭЖД, которая может характеризоваться следующими признаками:

• нечёткость целей; множественность объектов, создающих проблему качества электроэнергии;

• большое число субъектов, участвующих в ее решении,

• хаотичность и флуктуируемость поведения среды;

• множество влияющих друг на друга факторов;

• слабая формализуемость и нестереотипность ситуаций;

• латентность и неявность информации;

• девиантность реализации планов;

• парадоксальность логики решений.

ИСЭЖД включает в свой состав следующие сегменты:

• развитые автоматические комплексы, обеспечивающие мониторинг состояния электрооборудования, включая устройства, работающие в режиме оп Нпе;

• автоматические устройства управления, построенные на основе цифровых технологий;

• пофазно управляемые источники реактивной мощности;

• установки распределенной генерации и накопители электроэнергии;

• комплекс автоматически управляемых устройств для улучшения качества электроэнергии, включающий активные кондиционеры гармоник, симметрирующие трансформаторы и другие устройства.

Реализация ИСЭЖД требует разработки новых подходов к моделированию режимов. В ходе диссертационных исследований разработана технология нечеткого моделирования режимов СЭЖД в фазных координатах, использующая метод а-сечений. При прогнозировании режимов СЭЖД затруднительно получить точные данные о нагрузках

узлов, которые формируют параметры режимов. Этот недостаток можно компенсиро-

12

вать за счет построения функций принадлежности (ФП) нагрузок. Такие функции могут быть построены путем контрольных замеров или на основе экспертных оценок.

Функции принадлежности активных и реактивных мощностей можно охарактеризовать четырьмя числами и представить так (рис. 9):

рГ; ГЬ Ме,Я<Г; йГ; б Г; а'Ч

Рис. 9. Трапециевидная функция принадлежности

В частном случае значения и Р/"+ могут совпадать. Тогда функции принадлежности принимают треугольный вид. Нечеткое моделирование режимов в фазных координатах с помощью метода а-сечений сводится к решению нелинейных систем уравнений установившегося режима, отвечающих нагрузкам, соответствующим значениям

ц = <х1:

Р[Х, ¥„>,)] = <>;

Р[Х,¥и,,(«т)] = 0; ¥_(«„,)]= О,

где Р - нелинейная вектор-функция; Ут1п(а,) - значения вектора независимых переменных, отвечающих левой ветви ФП при Ц = \пшх (а,) - значения вектора независимых

переменных, отвечающих правой ветви ФП.

Кроме того, в диссертации предложены метод интервально-нечеткого моделирования режимов СЭЖД, позволяющий учитывать неопределенность отдельных параметров. В качестве примера на рис. 10 приведена ФП напряжений на токоприемнике злектрово-

за, полученная с учетом неопределенности координат его местоположения. Это приводит к кардинальной деформации ФП: из треугольной она преобразуется к трапециевидной форме.

Рис. 10. Обобщенная ФП, учитывающая неточности определения координат ЭПС

В пятой главе представлены результаты разработки моделей активных, автоматически управляемых устройств, таких как: накопители электроэнергии (НЭ), вставки постоянного тока, кондиционеры гармоник, источники реактивной мощности, выполненные на основе технологий FACTS (flexible alternative current transmission systems). Проведен анализ технической эффективности применения этих элементов для улучшения качества электроэнергии.

На рис. 11 показаны возможные места установки накопителей электроэнергии в СЭЖД.

Задача выбора оптимального размещения НЭ в СЭЖД может быть сформулирована так: найти

т 2

к=1

при ограничениях

F,[X, ¥(/)]= 0;

p:r<psi(t)<p = 1..J; )ps,(t}it<wsi,

о

где Рск (?) - мощности, поступающие в СЭЖД из ЭЭС; Pczk(t) - потребляемые мощности, определяемые желательным графиком электропотребления (в идеальном случае Рс к (;) = const); X - и-мерный вектор параметров режима; F, - и-мерная вектор-

14

функция, структура которой в общем случае зависит от времени; У(г) - га-мерный вектор нагрузок; Ри.(г) - мощность ¡-го накопителя энергии; РР - ограничения по мощности для /-го накопителя энергии; У/^ - энергоемкость г'-го накопителя энергии.

Рис. 11. Возможные места установки накопителей энергии:

САУ - система автоматического управления

Результаты моделирования СЭЖД, оснащенной автоматически управляемыми накопителями электроэнергии, приведены на рис. 12.

Рис. 12. Графики суммарного электропотребления при наличии и отсутствии накопителей

По результатам проведенного анализа можно сделать следующие выводы: за счет применения накопителей энергии возможно выравнивание графиков нагрузки тяговых

подстанций; в расчетном примере коэффициент максимума снижается на 24 %; а коэффициент равномерности увеличивается на 10 %; совместное применение накопителей и пофазно управляемых источников реактивной мощности позволяет стабилизировать уровни напряжения на токоприемниках электроподвижного состава.

Также в главе, представлены результаты разработки методики моделирования НЭ, выполненных на основе технологии ARES, использующих накопление и рекуперацию энергии специальных локомотивов. Показано, что по условиям обеспечения качества электроэнергии наиболее приемлемым является вариант тяговой сети с питанием контактных подвесок трехпутного участка от специальных тяговых трансформаторов со схемой соединений обмоток Y0 / Y0.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На основе проведенных исследований решена актуальная проблема разработки математических моделей активных элементов smart grid для решения задач управления качеством электроэнергии и энергоэффективностью в системах электроснабжения железных дорог.

В процессе исследований получены следующие научные результаты:

1. Разработаны компьютерные модели активных элементов smart grid, отличающиеся применимостью в задачах управления качеством электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог.

2. Предложена новая методика моделирования режимов СЭЖД, оснащенных различными типами активных устройств, используемых для управления качеством электроэнергии в технологических процессах выработки, передачи, распределения, преобразования и потребления электроэнергии.

3. Разработаны методика и компьютерные технологии управления качеством электроэнергии в СЭЖД на основе концепции smart grid.

4. Предложена оригинальная методика моделирования режимов систем электроснабжения железных дорог, оснащенных накопителями электроэнергии.

5. Разработана новая методика нечеткого моделирования режимов трехфазно-однофазных СЭЖД.

6. Результаты исследований, полученные в диссертационной работе, позволяют решать следующие задачи, актуальные при проектировании и эксплуатации СЭЖД: моделирование режимов с учетом активных устройств по улучшению качества электроэнергии; рациональный выбор комплекса интеллектуальных средств автоматического управления качеством электроэнергии; стабилизация уровней напряжения на токоприемниках электроподвижного состава, уменьшение несимметрии, снижение гармонических искажений в системах электроснабжения железных дорог.

7. Основные результаты диссертационных исследований в виде практических рекомендаций по внедрению интеллектуальных технологий электроснабжения использованы в Восточно-Сибирской дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД» при разработке мероприятий по повышению качества электрической энергии.

Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре «Электроэнергетика транспорта» ИрГУПСа.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

— в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Закарюкин В.П. Применение накопителей энергии в системах тягового электроснабжения железных дорог переменного тока / В.П. Закарюкин, A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. -2014. 2 (42). - С. 158-164.

2. Закарюкин В.П. Статические модели активных кондиционеров гармоник / В.П. Закарюкин, A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2014. - № 3 (43). - С. 48-55.

3. Закарюкин В.П. Управление качеством электроэнергии в системах тягового электроснабжения на основе технологий интеллектуальных сетей / В.П. Закарюкин, A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Известия Транссиба. - 2014. - № 3 (19). - С. 65-75.

4. Вторушин Д.П. Использование метода линеаризации в задачах структурно-параметрического синтеза систем внешнего электроснабжения железных дорог / Д.П. Вторушин, A.B. Черепанов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. -2015. -№ 1(45).-С. 189-194.

— монография:

5. Закарюкин В.П. Интеллектуальные технологии управления качеством электроэнергии / В.П. Закарюкин, A.B. Крюков, A.B. Черепанов : монография. — Иркутск : ИрГТУ, 2015.219 с.

- в зарубежных изданиях:

6. Kryukov A.V. Static models for active harmonics conditioners / A.V. Rryukov, A.V. Cherepanov // Smart grid for efficient energy power system for the future. Proceeding. Vol. 1. Otto-von-Guericke University Magdeburg. - Magdeburg, 2012. - P. 18-22 .

— в других изданиях:

1. Крюков A.B. Моделирование компенсатора неактивной мощности на основе фазных координат / A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. - Т.2. Иркутск : ИрГУПС, 2012. - С. 153-159.

8. Закарюкин В.П. Моделирование активных кондиционеров гармоник в фазных координатах / В.П. Закарюкин, A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Информационные и математические технологии в науке и управлении. - Иркутск : ИСЭМ СО РАН, 2012. - С. 202-209.

9. Закарюкин В.П. Проблема высших гармоник в задаче интеллектуализации систем тягового электроснабжения / В.П. Закарюкин, A.B. Крюков, В.А. Алексеенко, A.B. Черепанов //

Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов. -Омск : ОмГУПС, 2012. -С. 354-361.

10. Крюков A.B. Повышение качества электроэнергии в районах электроснабжения нетяговых потребителей на основе технологий smart grid / A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Информационные и математические технологии в науке и управлении. - 4.1. Иркутск : ИСЭМ СО РАН, 2013.-С. 120-125.

11. Крюков A.B. Повышение качества электроэнергии в районах электроснабжения нетяговых потребителей, питающихся по линиям «два провода-рельс» / A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. - Т.2. Иркутск : ИрГУПС, 2013. - С. 71-76.

12. Закарюкин В.П. Моделирование активных кондиционеров гармоник на основе фазных координат / В.П. Закарюкин, A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Электроэнергетика глазами молодежи. - Т.1. - Новочеркасск : Лик, 2013. - С. 250-254.

13. Черепанов A.B. Повышение качества электроэнергии в районах электроснабжения нетяговых потребителей на основе технологий SMART GRID II Информационные системы контроля и управления в промышленности и на транспорте. - Вып. 23. - Иркутск : ИрГУПС, 2013. -С. 96-99.

14. Черепанов A.B. Моделирование системы хранения электроэнергии по технологии ARES // Проблемы транспорта Восточной Сибири. - Ч. 2. - Иркутск : ИрГУПС, 2014. - С 30-34.

15. Крюков A.B. Применение накопителей энергии в системах электроснабжения железных дорог / A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири. - Т.2. - Иркутск : ИрГТУ, 2014. - С. 293-298.

16. Крюков A.B. Моделирование режимов систем тягового электроснабжения с накопителями энергии / A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Информационные и математические технологии в науке и управлении. - Ч. 1. Иркутск : ИСЭМ СО РАН, 2014. - С. 53-61.

17. Крюков A.B. Моделирование накопителей энергии системы ARES / A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. — В 2-х т. - Т.2. - Иркутск : ИрГУПС, 2014. - С. 17-20.

18. Крюков A.B. Моделирование систем тягового электроснабжения, оснащенных накопителями энергии / A.B. Крюков, A.B. Черепанов // Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири. - Братск : БрГУ, 2014. - С. 4.

19. Крюков A.B. Моделирование режимов систем тягового электроснабжения, оснащенных накопителями энергии / A.B. Крюков, В.П. Закарюкин, A.B. Черепанов // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. - Т. 1. - 2014. - № 1.-С. 308-315.

Подписано в печать: 21.04.2015 г. Формат 60 х 90 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,04. Тираж 100 экз. Зак. 337н

Отпечатано: Федеральное государственное унитарное геологическое предприятие «Урангеологоразведка» БФ Сосновгеология. Юридический адрес: г. Иркутск, ул. Трактовая, дом 9. ИНН 7706042118 Справки и информация: тел.: 38-78-40, тел./факс: 598-498