автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Внутрисистемный учет электрической энергии и контроль ее качества на электровозах переменного тока

На правах рукописи

КЛИНКОВА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА

ВНУТРИСИСТЕМНЫЙ УЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЬ ЕЕ КАЧЕСТВА НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Специальность 05 09 03 «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□ОЗ169683

Комсомольск-на-Амуре - 2008

003169683

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» (ГОУ ВПО ДВГУПС)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Власьевский Станислав Васильевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Савоськин Анатолий Николаевич

кандидат технических наук, доцент Васильченко Сергей Александрович

Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский институт

железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ)

Защита состоится «РФ» ¿¿ММЛ 2008 года в часов на засе-

дании диссертационного совета ДМ 212 092 04 в ГОУ ВПО «Комсомоль-ский-на-Амуре государственный технический университет» по адресу 681013, г Комсомольск-на-Амуре, пр Ленина, 27, корп 3, ауд 201

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Комсо-мольский-на-Амуре государственный технический университет».

Автореферат разослан 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

В И Суздорф

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Одной из целей программы «Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года» ОАО «Российские железные дороги» является - коренное улучшение структуры управления энергетическим комплексом отрасли на основе современных автоматизированных информатизационных технологий, систем учета и мониторинга расходования энергоресурсов, взаимовыгодных систем взаимодействия производителей и потребителей энергоресурсов отрасли

На сегодняшний день на большинстве серий электровозов переменного тока, ввиду отсутствия измерительных трансформаторов напряжения, применяют упрощенную схему измерения расхода электрической энергии В такой схеме цепи напряжения счетчиков электрической энергии подключены к части обмотки собственных нужд на вторичной стороне тягового трансформатора электровоза, а токовые цепи - к трансформатору тока, установленного в цепи первичной обмотки тягового электровоза Единой пропорциональной зависимости между изменениями напряжения в контактной сети и напряжения на обмотке собственных нужд трансформатора для различных серий электровозов переменного тока нет, и поэтому для оценки удельного расхода энергии на тягу поездов приходится принимать усредненный коэффициент трансформации Учет расхода электрической энергии на тягу поездов осуществляется по записанным показаниям счетчиков электровоза локомотивной бригадой в маршрутный лист машиниста, который поступает в группу учета локомотивного депо, т е в учете расхода электрической энергии присутствует человеческий фактор Все это вызывает достаточно большую неточность измерения расхода электрической энергии, потребляемой электровозами натягу поездов

Применение управляемых полупроводниковых приборов в выпрямительно-инверторных преобразователях электровозов переменного тока позволяет плавно регулировать напряжение на тяговых двигателях, обеспечивая высокие тягово-энергетические характеристики электроподвижного состава С другой стороны нелинейность вольтамперной характеристики полупроводниковых элементов приводит к значительным искажениям формы кривой тягового тока и синусоидальной формы кривой рабочего напряжения контактной сети на токоприемнике электровоза, что ухудшает показатели качества электрической энергии В таких условиях эксплуатации эффективное функционирование электроподвижного состава затруднено В этой связи целесообразно вести своевременный контроль показателей качества электрической энергии на токоприемнике электровоза, которого в настоящее сремя нет на электроподвижном составе Цель такого контроля -выявление отклонений от нормы и дальнейшая выработка оперативных способов регулирования показателей качества электрической энергии

В сложившихся условиях актуальными стали следующие задачи - разделение учета электрической энергии, потребленной из контактной сети линейными предприятиями железнодорожного транспорта, а также разработка и внедрение методик раздельного учета электрической энергии,

- устранение недостатков схемных решений измерительной системы учета электрической энергии на электроподвижном составе,

- обеспечение достоверности и оперативности учета расхода и контроля качества электрической энергии, потребляемой электровозами, на основе создания автоматизированной системы

Предлагаемый для использования в автоматизированной системе учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока способ определения расхода и показателей качества электрической энергии основан на регистрации мгновенных значений токов и напряжений и последующим применением алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) в интервале времени, кратном периоду питающего напряжения Технические решения разработаны с использованием комплексного подхода при формировании данной системы и применении современных с высоким классом точности сертифицированных приборов

Внутрисистемный учет электрической энергии и контроль ее качества на электровозах переменного тока позволит непрерывно анализировать электропотребление, основные показатели качества электрической энергии и вырабатывать методики регулирования параметров электрической энергии

Целью работы является обеспечение достоверности и оперативности учета расхода и контроля качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока, путем создания в них автоматизированной системы на основе современной информационно-измерительной техники

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи.

- выполнен анализ существующих систем учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- исследованы факторы эксплуатации электровозов переменного тока, влияющие на точность измерения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами из контактной сети на тягу поездов,

- создана обобщенная математическая модель системы «контактная сеть -электровоз», включающая в себя трансформатор тяговой подстанции, участок контактной сети, электровоз в режиме тяги с многообмоточным трансформатором и четырехзонным выпрямителем и систему учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- разработаны принципиальные схемы измерения, обработки данных и виртуальный прибор для автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля показателей ее качества на электровозах переменного тока,

- выполнены расчеты электромагнитных процессов для определения показателей качества электрической энергии, потребляемой из контактной сети,

- выполнено сравнение значений показателей качества электрической энергии, потребляемой из контактной сети, полученных при опытной поездке электровоза с поездом, и его моделировании,

- предложена продукционная модель представления базы знаний «экспертной системы - советчик» для выработки корректирующих действий системы управления электровоза по снижению расхода и повышению качества электрической энергии, потребляемой электровозом переменного тока из контактной сети,

- выполнена технико-экономическая оценка разработанной автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока

Методика исследований основана на применении методов численного интегрирования дифференциальных уравнений, математического моделирования электромагнитных переходных процессов в системе «контактная сеть — электровоз» с применением пакета схемотехнического моделирования ОгСАО, амплитудного спектрального анализа кривых тока и напряжения, испытаний электровоза с использованием разработанных технических решений для определения адекватности математической модели и доказательства повышения точности измерения автоматизированной системой учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем

- разработана математическая модель системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока, входящая в состав обобщенной математической модели системы «контактная сеть - электровоз», позволяющая анализировать электропотребление, основные показатели качества электрической энергии и вырабатывать методики регулирования параметров электрической энергии,

- разработан алгоритм по реализации процессов работы математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества,

- разработан способ определения интеграла периодической функции в интервал времени, равный периоду питающего напряжения для реализации математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- предложена продукционная модель представления базы знаний «экспертной системы - советчик» для выработки корректирующих действий системы управления электровоза по снижению расхода и повышению качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока из контактной сети

Практическая ценность и реализация результатов работы:

- с помощью пакета схемотехнического моделирования ОгСАО 9 2 реализован комплекс математических моделей для исследования электромагнитных процессов в системе «контактная сеть - электровоз» и определения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозом переменного тока,

- разработаны принципиальные схемы измерения и обработки данных для автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- разработано программное приложение (виртуальный прибор) для контроля электропотребления и показателей качества электрической энергии в составе автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- доказана адекватность результатов математического моделирования реальным результатам работы электровоза путем проведения испытаний электровоза

BJ180P № 1513 на участке Артем-3 - Партизанск Дальневосточной железной дороги с применением макетного образца разработанной автоматизированной системы учета расхода и контроля качества электрической энергии

На защиту выносятся следующие положения.

- математическая модель системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- алгоритм по реализации процессов работы математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества,

- способ определения интеграла периодической функции в интервал времени, равный периоду питающего напряжения для реализации математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- продукционная модель представления базы знаний «экспертной системы -советчик» для выработки корректирующих действий системы управления электровоза по снижению расхода и повышению качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока из контактной сети,

- принципиальные схемы измерения и обработки данных для автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- программное приложение (виртуальный прибор) для контроля электропотребления и показателей качества электрической энергии

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались на региональной научно-технической конференции творческой молодежи «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (г Хабаровск, ДВГУПС, 2006 г), Всероссийской конференции-конкурсе инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению Программы «Энергетика и энергосбережение» (г. Томск, ТПУ, 2006 г), IX-OM и Х-ом краевых конкурсах-конференциях молодых ученых и аспирантов «Наука - Хабаровскому краю», Секция технические науки (г Хабаровск, ТОГУ, 2007, 2008 гг), V-й Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (г Хабаровск, ДВГУПС, 2007 г), Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г Томск, ТПУ, 2007 г); заседаниях научно-технических семинаров кафедры «Электротехника, электроника и электромеханика» (г Хабаровск, ДВГУПС, 2006-2008 гг)

Публикации. Основное содержание работы отражено в 11 научных работах, из них 3 публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, двух приложений, списка литературы из 126 наименований Содержит 149 страниц основного текста, 4 таблицы и 30 рисунков

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, дана краткая характеристика работы

Первая глава посвящена обзору существующих на настоящий момент систем и способов учета расхода и контроля качества электрической энергии, потребляемой электровозами на тягу поездов, выявлены их достоинства и недостатки

Теоретической основой для проведения исследования стали работы отечественных ученых Л Д Капустина, В В. Находкина, А А Бакланова, В А Кучумова, Б Н Тихменева, Р Р Мамошина, Д В. Ермоленко, Л.А Мугинштейна, Б Н Ребри-ка, А А Хацкелевича, Б Д Никифорова, С С Куксова, В П Феоктистова, И К Лакина, Н Н Сидоровой, Б И Хомякова, О Н Назарова, Н И Молина и многих других

На основании проведенного анализа в области автоматизации учета расхода и контроля качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока на тягу поездов, определена цель работы и сформулированы задачи исследования

Вторая глава посвящена исследованию факторов эксплуатации электроподвижного состава, влияющих на точность учета расхода и контроля качества электрической энергии, потребляемой на тягу поездов

В главе приведены факторы, влияющие на точность результатов измерений, а также определены причины возникновения систематических погрешностей измерения электрической энергии, основными из которых являются

- использование морально и физически устаревших счетчиков,

- неправильное подключение средств измерения,

- наличие температурной погрешности средств измерения,

- влияние электромагнитных полей на средства измерения,

- нарушения при обеспечении электромагнитной совместимости силовых цепей электровоза с измерительными цепями

Основными факторами, влияющими на точность измерения расхода электрической энергии на эксплуатируемом в настоящее время электроподвижном составе с плавным регулированием напряжения, являются используемые средства и схемы измерения, а также искажения форм кривых тока и напряжения контактной сети, вызванные применением выпрямительно-инверторных преобразователей на полупроводниковых приборах

Применяемые в настоящее время на электровозах переменного тока электронные счетчики электрической энергии типа Ф440 и Ф442 рассчитаны на ток 5 А и напряжение 220 В Поэтому в электровозе требуется трансформация напряжения и тока для измерительных цепей счетчиков Токовые зажимы счетчиков подключены к измерительным трансформаторам тока, установленным в цепи первичной обмотки тягового трансформатора электровоза. Отсутствие измерительного трансформатора напряжения на большинстве серий электровозов переменного тока приводит к использованию упрощенной схемы измерения электрической энергии Измеряемое

напряжение подается от обмотки собственных нужд тягового трансформатора электровоза, что вносит значительную погрешность при определении расхода электрической энергии, потребляемой электровозами на тягу поездов

В соответствии с технической документацией вспомогательные обмотки тяговых трансформаторов различных серий электровозов переменного тока, от которых питаются счетчики, имеют различное номинальное напряжение Таким образом, при одном и том же значении первичного напряжения, напряжение на счетчиках электрической энергии различных серий электровозов заметно изменяется Компенсировать систематическую погрешность за счет ввода коэффициента пропорциональности между напряжением на обмотке собственных нужд и первичным напряжением для всех серий электровозов переменного тока невозможно, поскольку величина этой погрешности не постоянна и зависит от режима работы электровоза.

Принцип измерения электрической энергии электронным счетчиком основан на использовании широтно-импульсного и амплитудно-импульсного преобразования напряжения и тока В основе его работы применяется двойная модуляция, преобразующая измеряемую энергию в импульсный код с последующим интегрированием и запоминанием числа импульсов, соответствующих количеству активной энергии Таким образом, выходной сигнал счетчика в любой момент времени соответствует реальной мощности со всеми высшими гармониками Следовательно, электронные счетчики измеряют общую активную энергию, в которой учитываются активная энергия первой гармоники, энергии высших гармоник и модуляции потока электрической энергии, т е

0>

где И^) - активная энергия, определяемая произведением первых гармоник тока, напряжения и косинуса угла сдвига фаз между ними, И/мод - энергия, вызванная модуляцией, И'вг - энергия, определяемая наличием высших гармоник

Таким образом, потребитель считает, что показания счетчика соответствуют значениям полезной активной энергии первой гармоники, и по ним осуществляет оплату В действительности, кроме полезной энергии первой гармоники, имеется энергия и высших гармонических составляющих , которые отрицательно влияют на работу силового оборудования, устройств релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи потребителей и системы электроснабжения

Влияние искажений синусоидальности кривых напряжения и тока на точность измерений электрической энергии связано не только с дополнительными погрешностями счетчиков электрической энергии, но и с дополнительными погрешностями измерительных трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН) при кесину-соидальных кривых входного сигнала Степень влияния искажений синусоидальной формы кривой сигнала на погрешности ТТ и ТН зависит от материала магни-топровода и конструкции измерительных трансформаторов

Несинусоидальная форма кривых первичного тока и напряжения влияет на погрешности ТТ и ТН из-за нелинейных магнитных свойств статических характери-

стик материала магнитопровода. Они влияют на коэффициент взаимоиндукции между первичной и вторичной обмотками, ЭДС ТН и ток во вторичной цепи ТТ Наибольшее влияние на погрешности измерительных трансформаторов оказывает 3-я гармоника в спектре измеряемого сигнала С ростом порядкового номера высших гармоник в спектре напряжения и тока снижается влияние несинусоидальности кривой сигнала на погрешности измерительного трансформатора

Также в главе был произведен расчет предела допускаемой относительной погрешности канала измерения электрической энергии, существующей системы измерения расхода электрической энергии на электровозах переменного тока. Расчет производился по паспортным данным классов точности применяемых средств измерения на электровозах переменного тока с использованием следующей формулы

где 8/, 5ц, 5СЧ - относительные погрешности (классы точности) соответственно ТТ, ТН либо каналов измерения тока и напряжения, а также счетчика электрической энергии

Анализ полученных данных показал, что замена устаревших индукционных на электронные счетчики электрической энергии в системе измерения электрической энергии на электровозах переменного тока незначительно повышает точность измерения электрической энергии Поэтому решением проблемы по снижению погрешности при измерении расхода электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока, является устранение недостатков схемных решений измерительной системы учета электрической энергии на электроподвижном составе К снижению погрешности измерения по измерительному каналу напряжения на 1,3 % приводит применение в измерительной схеме расхода электрической энергии, потребляемой электровозом переменного тока, измерительного трансформатора напряжения

Решая задачу по обеспечению оперативности получения информации о количестве и качестве потребленной электровозом электрической энергии необходимо использовать автоматизированную систему измерения с возможностью обработки, хранения и передачи полученной измерительной информации К таким системам относятся автоматизированные системы контроля и учета электрической энергии (АСКУЭ), а также автоматизированные информационно-измерительные системы контроля и учета электрической энергии (АИИС КУЭ), погрешность которых определяется в соответствии с инструкцией РД 34 11 114-98 Согласно инструкции погрешность измерения электрической энергии определяется более чем 30-ю ее составляющими, из которых около 20-ти представляют собой дополнительные погрешности В рабочих условиях эксплуатации автоматизированных измерительных систем возрастает роль дополнительных погрешностей, преобладающее влияние которых обусловлено действием постоянных, переменных и высокочастотных составляющих магнитных и электромагнитных полей

(2)

Третья глава посвящена созданию математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества, потребляемой электровозом переменного тока, входящей в состав обобщенной математической модели системы «контактная сеть - электровоз»

В главе изложена методика моделирования электромагнитных процессов в системе «контактная сеть - электровоз» и в системе учета расхода и контроля качества электрической энергии Такая методика математического моделирования позволяет проводить исследования электромагнитных процессов и давать оценку их влияния на точность учета расхода и контроля качества электрической энергии с учетом искажения синусоидальной формы кривых тока и напряжения в контактной сети, частотной зависимости электрических параметров схемы, нелинейности вольтамперных характеристик отдельных элементов системы

Обобщенная математическая модель «контактная сеть - электровоз» состоит из взаимодействующих между собой частных моделей тяговой подстанции, контактной сети и силовых цепей электровоза.

Математическая модель тяговой подстанции представлена источником синусоидального напряжения и силовым трансформатором тяговой подстанции, схема замещения которого представлена Г-образной схемой

Контактную сеть переменного тока напряжением 25 кВ для исследования процессов в диапазоне частот от 0 до 2 кГц предлагается представить как линию с распределенными параметрами, схема замещения которой, представляет собой линию, состоящую из равных фрагментов линии с сосредоточенными параметрами, соединенных последовательно В качестве конечно-элементного отрезка с сосредоточенными параметрами при моделировании принимается линия длиной I 1 км, представленная симметричной Т-образной схемой замещения

Математическая модель контактной сети, реализованная с помощью пакета схемотехнического моделирования, представлена в виде каскадно соединенных Т-образных четырехполюсников, состоящих из элементов /?, Ь, С Частотная зависимость электрических параметров моделируется внесением в схему частотно зависимого активного и индуктивного сопротивления из библиотеки ОгСАБ 9 2

Математическая модель схемы силовых цепей электровоза состоит из модели тягового многообмоточного трансформатора электровоза, выпрямительно-инверторного преобразователя (ВИП) и цепи выпрямленного тока При создании математической модели схему замещения тягового трансформатора электровоза, приведенную к одному ВИП, можно рассматривать как схему трехобмоточного трансформатора на каждой зоне регулирования, кроме первой При этом параметры двух вторичных обмоток меняют свои значения при переходе с одной зоны регулирования на другую

Математическая модель ВИП электровоза в режиме основной коммутации

выполняется расчетом производной тока коммутации —— в контурах коммута-

с1ш

ции в соответствии со схемой замещения для выпрямителя на 4-й зоне регулирования Расчет выполняется для существующего типового алгоритма управления поочередной основной коммутации тока четырех тиристорных плеч

Модель цепи выпрямленного тока выполнена с учетом того, что эквивалентная индуктивность ¿(/з цепи выпрямленного тока в модели имеет нелинейный характер в зависимости от величины выпрямленного тока /с( Размагничивающее действие реакции якоря считаем скомпенсированным включением добавочных полюсов и компенсационной обмотки тягового двигателя Уменьшение пульсаций тока возбуждения в модели обеспечивается шунтированием обмотки возбуждения постоянным резистором йпш, величина сопротивления которого обеспечивает около 96 % ослабления магнитного поля

Структурная схема обобщенной модели системы «контактная сеть - электровоз» представлена рис 1

Контактная Контактная Тяговая

сеть л-1 сеть п подстанция

- -

Выпрямительно-инверторный преобразователь 1

Сглаживающий реактор 2

Выпрямнтельно-инвертормый преобразователь 2

Тяговый двигатель

Тяговый двигатель

Рис 1 Структурная схема обобщенной модели системы «контактная сеть - электровоз»

Математическая модель системы учета электрической энергии и контроля ее качества позволяет определять расход электрической энергии и показатели ее качества на основе применения разложения кривых тока и напряжения в гармонический ряд Фурье, что является более достоверным при проведении измерений

Активная мощность, измеренная в месте установки датчиков тока и напряжения, представляет собой среднюю за период Т скорость перехода энергии электромагнитного поля в другие виды энергии при любых формах кривых напряжения и тока

I т 1 т

(3)

Т 0 т]=х 3

где м(г) и ¡(?) - функции кривых напряжения и тока любой формы, т - количество замеров за интервал времени Т, кратный периоду питающего напряжения

Вследствие нелинейности нагрузки (электровоза) кривые напряжения «(г) и тока «(г) несинусоидальны и могут быть представлены в виде ряда Фурье

Учитывая необходимость более точного учета расхода и контроля показателей качества электрической энергии целесообразно определять три величины активной электрической энергии Это - активная электрическая энергия постоянной

к

составляющей, Н^ - активная электрическая энергия первой гармоники,

п=2

- суммарная активная электрическая энергия высших гармоник со второй по п -ю включительно, которые составляют в целом общую активную электрическую энергию И', потребляемую электровозом Тогда, применив к м(г) и /(г) преобразование Фурье, выражение (3) будет иметь следующий вид

1У = Р 1 =

п-2

иоЬ+и(1)10)«>4щ, -Г/«,)* %и(я)1Мсо*Ь'1'(.,-У'м)) (5)

п=2 )

где Р0 - мощность постоянной составляющей, - активная мощность для

первой и л-ой гармоник, (/0, - постоянные составляющие кривых напряжения и тока, /ц), (7(п), /(„) - действующие значения напряжения и тока для первой и л-ой гармоник, ссю(у{/(1) ~ ), ««(у^, _ ) _ К0СИНУС Угла сДвига начальных фаз между током и напряжением первой и и-ой гармоник

Алгоритм разложения в ряд Фурье кривых напряжения и тока при создании математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества, реализован с использованием пакета схемотехнического моделирования ОгСАБ 9 2

В состав модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества входит блок реализации способа определения интеграла каждого периода функций напряжения и тока в первичной обмотке тягового трансформатора электровоза. Он

реализован при помощи иерархических структур НВ (Hierarchy Block) на основе интегратора (INTEG) Использование ключей S2 и S3, управляемых напряжением (Sbreak) и установленных на входе и выходе интегратора, позволяет ограничивать период функции, поступающей на интегратор и выходящей из него После определения интеграла функции за период питающего напряжения сети ключом S1 и функцией полинома (EPOLY) осуществляется сброс интегратора на начальное значение Далее происходит открытие ключа S3 и интегратор снова определит интеграл функции за следующий период, по окончанию которого сработает ключ S2

Модель такой системы предназначена для получения постоянной составляющей, амплитуд синусной и косинусной составляющих п -й гармоники ряда, а также амплитуд и начальных фаз каждой гармоники ряда при разложении периодических несинусоидальных кривых напряжения и тока. Схемы модели реализации алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) и блока реализации способа определения интеграла каждого периода функции напряжения представлены рис 2.

Рис 2 Схемы модели реализации алгоритма быстрого преобразования Фурье (а) и блока реализации способа определения интеграла каждого периода функции напряжения (б) в программе ОгСАО 9 2

Использование модели реализации алгоритма БПФ позволяет производить расчет основных показателей качества электрической энергии, характеризующих степень отклонения формы напряжения на токоприемнике электровоза от синусоиды, а также других показателей электропотребления электровоза, такие как

- коэффициент п -ой гармонической составляющей напряжения

100 (6)

- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, нормируемый ГОСТом 13109-97

К„ =

Л

40

2 "I)

п=2

"(О

100

(7)

- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения с учетом всех гармонических составляющих

и

(О

100%;

(8)

коэффициент мощности электровоза

Км(1)=~ с4ч, ^ (9)

- эквивалентная реактивной мощность

бэ=5 «пв = л/52-Р2, (10)

где и, I - действующее значения напряжения и тока первичной обмотки тягового трансформатора электровоза, - полная мощность первой гармоники, 5(1) = 1/(1) /(1), X - полная мощность в рассматриваемой цепи,

Г- 2 °° 2

5 = 1/ / = | £(/„ , К[ - коэффициент искажения кривой тока, Л"м(|) - ко-

V л=0 л=0

эффициента мощности электровоза, потребляющего из контактной сети синусоидальный ток и напряжение, т е только их первые гармоники, б - угол сдвига фаз между эквивалентными синусоидами напряжения и тока с действующими значениями, равными действующим значениям несинусоидальных напряжения и тока

Разработанная математическая модель позволяет с достаточной достоверностью проводить исследования протекающих в ней сложных установившихся и переходных электромагнитных процессов с учетом несинусоидальности напряжения и тока в контактной сети и нелинейности магнитных характеристик элементов цепи выпрямленного тока, а также производить разложение в ряд Фурье кривых тока и напряжения первичной обмотки тягового трансформатора электровоза и осуществлять оценку параметров, характеризующих качество электроэнергии в контактной сети

Четвертая глава посвящена разработке технических решений по созданию автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока, описанию экспериментальных исследований электровоза на участке железной дороги, проведенных для оценки адекватности созданной обобщенной математической модели «контактная сеть - электровоз» и доказательства повышения точности измерения расхода электрической энергии с использованием разработанной системы

В настоящее время в локомотивном хозяйстве существует информационно-справочная незамкнутая система учета расхода электрической энергии на тягу поездов Характерным для нее является то, что процесс работы системы не зависит непосредственно от результата ее воздействия на управляемый объект, т е в ней отсутствует обратная связь

Переход от информационно-справочной к планирующе-управляющей автоматизированной системе возможно при замыкании ее выхода со входом так, чтобы контрольные приборы, измерив некоторые величины, характеризующие определенный процесс в управляемом объекте, служили бы одновременно и источником воздействия на систему Величина этого воздействия должна зависеть от того, насколько отличаются измеренные величины на управляемом объекте от требуемых значений Для этого в функциональную схему управления системой вводится звено - «экспертная система - советчик»

Анализируя показатели работы электровоза, «экспертная система - советчик» вырабатывает оценку состояния энергопотребления и качества электрической энергии по сравнению энергетическими показателями, полученными от управляющего воздействия управляющего элемента (машиниста) на исполнительный элемент (системауправления электровоза), исходя из определенного уровня отклонения. Это означает, что система управления электровозом во время поездки может использовать возможные корректирующие действия по снижению расхода и повышению качества электрической энергии Ее основу составляет база знаний и заложенный в систему механизм вывода решений

Предложенная в главе продукционная модель базы знаний в составе «экспертной системы - советчик» вырабатывает корректирующие действия системы управления электровоза по снижению расхода и повышению качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока из контактной сети Сама база знаний представляет собой набор правил, описывающих алгоритм выработки корректирующих действий, не противоречащий режимной карте ведения поезда по участку железной дороги

Принципиальная схема звена контрольных приборов автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока (для одной секции) представлена на рис 4

i BVB

[ СНЭ

ТЭД

ВИЛ 1

ВИГ 2

На всркнин уровень автом атизации

е>

УСДВ

Измерительная система учета электрической энергии и контроля ее кз lecrea

Рис 4 Принципиальная схема системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока ТП - токоприемник электровоза, ТУс - силовой тяговый трансформатор, ТУи - измерительный трансформатор напряжения, ДН - датчик напряжения, ДТ - датчик тока, БП - блок питания, СНЭ - собственные нужды электровоза, ВУВ - выпрямительная установка возбуждения, ВИП - выпрямительно-инверторный преобразователь, СР - сглаживающий реактор, ТЭД - тяговый электродвигатель, УСПД - устройство сбора и передачи данных, ЭВМ - электронно-вычислительная машина

Использование датчиков тока, напряжения, устройства сбора и передачи данных и персонального компьютера с программным обеспечением National Instrument Lab VIEW позволяет вести регистрацию мгновенных значений тока и напряжения, а также осуществляет разложение в гармонический ряд Фурье кривых тока и напряжения в первичной обмотке тягового трансформатора электровоза.

С использованием среды графического программирования Lab VIEW был разработан виртуальный прибор (ВП) для измерения расхода и показателей качества, потребляемой электрической энергии Лицевая панель виртуального прибора автоматизированной системы учета расхода и контроля качества электрической энергии, потребляемой на тягу поездов, содержит элементы управления, индикации и графического представления данных (рис 5) Данная панель позволяет отображать

- кривые тока и напряжения первичной обмотки тягового трансформатора электровоза с возможностью выбора масштаба шкал и положения кривых относительно оси абсцисс в процессе работы измерительной системы,

- гармонический состав кривых тока и напряжения,

- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;

- коэффициент искажения синусоидальности кривой тока;

- коэффициент мощности электровоза;

- изменение частоты, напряжения и тока;

- значения активной и полной мощностей, полезной мощности, эквивалентной реактивной мощности, а также активной электрической энергии.

Рис. 5. Лицевая панель ВП автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества

Для оценки разработанных технических решений по измерению расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами на тягу поездов, и для сравнения результатов математического моделирования с реальными процессами в электровозе в ноябре 2007 г. были проведены опытные поездки электровоза с поездом на участке Артем-3 - Партизанск Дальневосточной железной дороги. В поездках использовался макетный образец автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества, который состоял из:

- датчиков напряжения и тока компенсационного типа производства компании LEM (Швейцария);

- устройства сбора данных типа National Instrument USB-6009;

- электронно-вычислительной машины Notebook ASUS A3500L Intel Celeron M Processor 370 с пакетом программ для обработки данных Ni-DAQmx Software, VI Logger 2.0 и LabVlEW.

На рис 5 показан пример работы ВП на фидерной зоне Смоляниново - Ани-симовка в опытной поездке электровоза с поездом

Расход электрической энергии электровозом ВЛ80Р № 1513 по маршруту Артем-3 - Партизанск длиной 104 км и весом поезда 1677 тонн по результатам измерений автоматизированной системы учета расхода и контроля качества электрической энергии составил - 5079 кВт-ч По результатам измерений счетчиков электрической энергии Ф442, установленных на данном электровозе, и записям в маршрутном листе машиниста расход электрической энергии электровозом составил - 5550 кВт ч Относительная погрешность составила - 8,5 %

Функция контроля качества электрической энергии разработанной системы позволяет вести расчет и запись коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения Кц каждый период (20 мс) Для сравнения данных, полученных автоматизированной системой учета электрической энергии и контроля ее качества, в опытной поездке использовался прибор - измеритель показателей качества электрической энергии «Ресурс-иР2М» Прибор ведет оперативную запись средних за 160 мс значений измеряемых параметров

На рис 6 и 7 представлены графики распределения Кц между двумя тяговыми подстанциями на пути следования электровоза в опытной поездке

35 ■ 30 ■ 23 20 1< 1С 5 О

Рис 6 График распределения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения на фидерной зоне между тяговыми подстанциями по данным разработанной измерительной системы

к, %

3530 ■ 25 ■ 20 • 1' ■ 1С ■ 5 ■ О

30 1, км Анисимовка

Рис 7 График распределения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения на фидерной зоне между тяговыми подстанциями по данным «Ресурс-иК2М»

Из рис 6 и 7 видно, что разработанная автоматизированная система учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока, определяющая коэффициент искажения синусоидальности напряжения в каждый период, позволяет более детально рассмотреть изменения величины Кц в зависимости от места нахождения электровоза на фидерной зоне

Для проверки адекватности созданной обобщенной математической модели системы «контактная сеть - электровоз» был смоделирован режим работы электровоза в режиме тяги, аналогичный режиму работы реального электровоза. На рис 8 и 9 представлены кривые напряжения и тока в первичной обмотке тягового трансформатора электровоза, полученные при моделировании и работе реального электровоза в режиме тяга на расстоянии 4 км от тяговой подстанции Смоляни-ново с фазовыми углами 110 и 60 эл фад на 3-й зоне регулирования

Рис 8 Кривые напряжения и тока по данным датчиков измерительной системы (а) и результатам моделирования (б) электровоза, работающего в режиме тяга на расстоянии 4 км от тяговой подстанции с фазовым углом регулирования 110 эл град на 3-й зоне регулирования

Рис 9 Кривые напряжения и тока по данным датчиков измерительной системы (а) и результатам модетирования (б) электровоза, работающего в режиме тяги на расстоянии 4 км от тяговой подстанции с фазовым углом регулирования 60 эл град на 3-й зоне регулирования

Критерием сравнения электромагнитных процессов, протекающих в модели и в силовых цепях реального электровоза, был выбран коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения как один из основных показателей, характеризующих синусоидальность формы кривых периодических функций

Результаты проведенного эксперимента показали достаточную сходимость процессов, протекающих в модели с электромагнитными процессами реального электровоза. Относительная погрешность составила около 10 %, то есть, по величине не превышая допустимую погрешность при математическом моделировании Таким образом, созданная модель пригодна для проведения моделирования с целью исследования электромагнитных процессов при работе электровоза переменного тока.

Результаты оценки экономической эффективности показали, что годовая экономия денежных средств от внедрения разработанной автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на один электровоз составляет Эг = 441374,66 руб , а срок окупаемости затрат Ток =1,25 года

ВЫВОДЫ

Проведенный комплекс исследований позволил решить ряд теоретических и практических задач, направленных на повышение достоверности и оперативности работы системы измерения расхода электрической энергии, потребляемой электровозами переменною тока

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, закиочакмся в следующем

- создана математическая модель системы учета электрической энергии и контроля ее качества, входящая в состав обобщенной математической модели системы «контактная сеть - электровоз», для определения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами на тягу поездов,

- разработан алгоритм по реализации процессов работы математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества,

- разработан способ определения интеграла периодической функции в интервал времени, равный периоду питающего напряжения для реализации математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- разработаны принципиальные схемы измерения, обработки данных и виртуальный прибор для автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока,

- предложена продукционная модель представления базы знаний «экспертной системы - советчик» для выработки корректирующих действий системы управления электровоза по снижению расхода и повышению качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока из контактной сети,

- проведены экспериментальные исследования на электровозе ВЛ80Р с использованием разработанной системы на участке Артем-3 - Партизанск ДВЖД, доказавшие адекватность созданной модели и показавшие увеличение точности измерений на 8,5 %,

- рассчитана годовая экономическая эффективность на один электровоз о г внедрения автоматизированной системы учета расхода и контроля качества электрической энергии, которая составила 441374,66 руб в год при сроке окупаемости затрат в 1,25 года

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1 Клиикова, O.A. Проблемы организации системы учета электроэнергии в системе тягового электроснабжения и на электроподвижном составе [Текст] / O.A. Клиикова // Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования Труды региональной научно-технической конференции творческой молодежи, 18-19 апреля 2006 г / Хабаровск, ДВГУПС, 2006 - С 57-59

2 Власьевский, С В Влияние различных факторов на потери электрической энергии в контактной сети при работе электровозов переменного тока [Текст] / С В Власьевский, O.A. Клиикова // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта Тезисы LXVI Международной научно-практической конференции, 11-12 мая 2006 г / Украина, г Днепропетровск, ДИИТ, 2006 - С 142

3 Власьевский, С В Проблемы обеспечения достоверного учета электрической энергии на электроподвижном составе [Текст] / С В Власьевский, O.A. Клинкова // Электроника и электрооборудование транспорта. Научно-технический журнал -2006 -№3-4 -С 32-33

4 Клинкова, O.A. Автоматизированная информационно-измерительнажгсис-тема (АИИС) учета расхода и контроля качества электрической энергии на лшек-тровозах переменного тока [Текст] / O.A. Клинкова // Всероссийская конференция-конкурс инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению Программы «Энергетика и энергосбережение», 26-29 сентября 2006 г Труды конференции / Томск, ТПУ, 2006 - С 112-118

5 Власьевский, С В Обеспечение достоверности учета расхода и контроля качества электрической энергии на электровозах переменного тока [Текбт] / С В Власьевский, O.A. Клинкова // Проблемы и перспективы развития Транссибирской магистрали в XXI веке Труды Всероссийской научно-практическойЧтон-ференции ученых транспорта, вузов, НИИ, инженерных работников и представителей академической науки, 22-24 ноября 2006 г / Чита, ЗабИЖТ, 2006 - Ч 1 -С 147-150

6 Клинкова, O.A. Математическое моделирование и экспериментальное исследование системы учета и контроля качества электрической энергии на электроподвижном составе [Текст] I O.A. Клинкова // Наука - Хабаровскому краю материалы девятого краевого конкурса-конференции молодых ученых и аспирантов (Секция технические науки), Хабаровск, 17 января 2007 г - Хабаровск ТОГУ - С 12-23

7 Власьевский, С В Экспериментальное исследование макетного образца автоматизированной информационно-измерительной системы учета и контроля качества электрической энергии на электровозах переменного тока [Текст] / С В Власьевский, O.A. Клинкова II Электроника и электрооборудование транспорта Научно-технический журнал -2007 -№2 - С 30-33

8 Власьевский, С В Математическая модель системы учета расхода и контроля качества электрической энергии на токоприемнике электровоза [Текст] / С В Власьевский, O.A. Клинкова // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке Труды Пятой международной научной кон-

ференцни творческой молодежи, 17-19 апреля 2007 г / Хабаровск, ДВГУПС -Т2-С 166-169

9 Власьевский, С В Система учета расхода и контроля качества электрической энергии, потребляемой электровозами на тягу поездов [Текст] /СВ. Власьевский, O.A. Клинкова, В Г Скорик// Инновационные технологии -транспорту и промышленности труды 45-й Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки, 7-9 ноября 2007 г, под ред Ю А Давыдова -Хабаровск Изд-воДВГУПС,2007 -Т2 - С 8-13

10 Власьевский, С В Модель автоматизированной системы для измерения электроэнергии, потребляемой электровозами переменного тока [Текст] / С В Власьевский, O.A. Клинкова, В Г Скорик // Электромеханические преобразователи энергии материалы международной научно-технической конференции, 17-19 октября 2007 г - Томск ТПУ, 2007 г - С. 109-113

11 Власьевский, С В Автоматизация системы учета расхода и контроля качества электроэнергии на электровозах переменного тока [Текст] / С В Власьевский, O.A. Клинкова // Вестник ВНИИЖТ - 2007. - № 6. - С. 25-29

КЛИНКОВА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА

ВНУТРИСИСТЕМНЫЙ УЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЬ ЕЕ КАЧЕСТВА НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ НЕРЕМЕННОГО ТОКА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Сдано в набор 28 04 2008 Подписано в печать 29 04 2008 Формат 60x84'Д« Гарнитура Times New Roman Печать RISO Уел печ л 1,3 Зак 142 Тираж 100 экз

Издательство ДВГУПС 680021, г Хабаровск, ул Серышева, 47

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ РАБОТ ПО УЧЕТУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЮ ЕЕ КАЧЕСТВА НА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА МАГИСТРАЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ.

1.1 Анализ работ в области учета расхода электрической энергии на электровозах переменного тока.

1.2 Анализ работ в области контроля качества электрической энергии на электровозах переменного тока.

1.3 Анализ работ в области автоматизации учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока.

1.4 Постановка цели и задач исследования.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА ТОЧНОСТЬ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЯ ЕЕ КАЧЕСТВА.

2.1 Влияние технических средств и схем измерения на точность учета электрической энергии и контроля ее качества.

2.2 Влияние искажений синусоидальной формы кривых тока и напряжения на точность учета электрической энергии и контроля ее качества.

3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЯ ЕЕ КАЧЕСТВА

НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

3.1 Методика математического моделирования электромагнитных процессов в системе «контактная сеть - электровоз».

3.2 Разработка математической модели системы «контактная сеть — электровоз» для оценки расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока.

3.2.1 Математическая модель контактной сети переменного тока.

3.2.2 Математическая модель электровоза переменного тока.

3.2.3 Разработка математической модели автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока.

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО СОЗДАНИЮ

АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И КОНТРОЛЯ ЕЕ КАЧЕСТВА НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

4.1 Разработка автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока.

4.2 Разработка виртуального прибора для измерения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами.

4.3 Экспериментальные исследования разработанных технических решений по измерению расхода и показателей качества электрической энергии на электровозе.

4.4 Сравнение результатов экспериментальных исследований и математического моделирования по измерению показателей качества и расхода электрической энергии на электровозе.

4.5 Технико-экономическая оценка эффективности разработанных технических решений по измерению показателей качества и расхода электрической энергии на электровозе.

ВЫВОДЫ.

Актуальность работы. Одной из целей программы «Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года» ОАО «Российские железные дороги» является - коренное улучшение структуры управления энергетическим комплексом отрасли на основе современных автоматизированных информатизационных технологий, систем учета и мониторинга расходования энергоресурсов, взаимовыгодных систем взаимодействия производителей и потребителей энергоресурсов отрасли [97]. Правильная организация системы учета электроэнергии необходима, поскольку ее производство и потребление практически совпадают во времени и допущенная ошибка в учете электроэнергии при ее производстве или потреблении может быть исправлена только расчетным путем. В основе такого расчета лежит косвенный путь учета электроэнергии и поэтому влечет за собой погрешность. Реализация этой цели сводится к необходимости разработки и внедрения автоматизированных систем учета расхода электрической энергии, обеспечивающих оперативность и достоверность информации о потребленном количестве электрической энергии, для каждого участника перевозочного процесса в процессе выполненной работы.

На сегодняшний день на большинстве серий электровозов переменного тока, ввиду отсутствия измерительных трансформаторов напряжения, применяют упрощенную схему измерения расхода электрической энергии. В такой схеме цепи напряжения счетчиков электрической энергии подключены к части обмотки собственных нужд на вторичной стороне тягового трансформатора электровоза, а токовые цепи - к трансформатору тока, установленного в цепи первичной обмотки тягового электровоза. Единой пропорциональной зависимости между изменениями напряжения в контактной сети и напряжения на обмотке собственных нужд трансформатора для разных электровозов переменного тока нет, и поэтому для оценки удельного расхода энергии на тягу поездов приходится принимать усредненный коэффициент трансформации. Все это вызывает достаточно большую неточность измерения расхода электрической энергии, потребляемой электровозами на тягу поездов.

Также одним из приоритетных инновационных направлений научных исследований в области энергосбережения при работе устройств железнодорожного транспорта является переход на коммутационное электрооборудование на основе силовых полупроводниковых элементов [34].

Применение электрооборудования на основе силовых полупроводниковых элементов, и в частности использование тиристоров в выпрямительно-инверторных преобразователях электровозов переменного тока позволяет плавно регулировать напряжение на тяговых двигателях, обеспечивая высокие тягово-энергетические характеристики электроподвижного состава. С другой стороны нелинейность вольтамперной характеристики (ВАХ) полупроводниковых элементов приводит к значительным искажениям формы кривой тягового тока и синусоидальной формы кривой рабочего напряжения контактной сети на токоприемнике электровоза, что ухудшает показатели качества электрической энергии. В таких условиях эксплуатации эффективное функционирование электроподвижного состава затруднено. В этой связи целесообразно вести своевременный контроль показателей качества электрической энергии на электроподвижном составе с целью выявления отклонений от нормы и дальнейшей выработки мероприятий по их устранению.

В сложившихся условиях актуальными стали следующие задачи:

- разделение учета электрической энергии, потребленной из контактной сети линейными предприятиями железнодорожного транспорта, а также разработка и внедрение методик раздельного учета электрической энергии;

- устранение недостатков схемных решений измерительной системы учета электрической энергии на электроподвижном составе;

- обеспечение достоверности и оперативности учета и контроля рационального потребления электрической энергии, потребляемой электровозами, на основе создания автоматизированной системы.

Эффективность разрабатываемых технических решений по улучшению качества электрической энергии и экономии при внедрении энергосберегающих технологий на электроподвижном составе необходимо оценивать с применением современных средств измерения. Они позволяют осуществлять регистрацию мгновенных значений электрических параметров, характеризующих работу электровоза, и дальнейшую их обработку.

Предлагаемый для использования на электровозах способ определения расхода и показателей качества электрической энергии, основанный на регистрации мгновенных значений токов и напряжений и последующим применением алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) в интервале времени, кратном периоду питающего напряжения, позволяет определить по гармоническим составляющим расход и основные показатели качества электрической энергии, характеризующие степень искажения синусоидальности кривой напряжения. Технические решения разработаны с использованием комплексного подхода при формировании данной системы и применении современных с высоким классом точности сертифицированных приборов.

Внутрисистемный учет электрической энергии и контроль ее качества на электровозах переменного тока позволит непрерывно анализировать электропотребление, основные показатели качества электрической энергии и вырабатывать методики регулирования параметров электрической энергии.

Целью работы является обеспечение достоверности и оперативности учета расхода и контроля качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока, путем создания в них автоматизированной системы на основе современной информационно-измерительной техники.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить анализ существующих систем учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- исследовать факторы эксплуатации электровозов переменного тока, влияющие на точность измерения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами из контактной сети на тягу поездов;

- создать обобщенную математическую модель системы «контактная сеть - электровоз», включающую в себя трансформатор тяговой подстанции, участок контактной сети,' электровоз в режиме тяги с многообмоточным трансформатором и четырехзонным выпрямителем и систему учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- разработать принципиальные схемы измерения, обработки данных и виртуальный прибор для автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля показателей ее качества на электровозах переменного тока;

- выполнить расчеты электромагнитных процессов для определения показателей качества электрической энергии, потребляемой из контактной сети;

- выполнить сравнение значений показателей качества электрической энергии, потребляемой из контактной сети, полученных при опытной поездке электровоза с поездом и его моделировании;

- разработать продукционную модель представления базы знаний «экспертной системы - советчик» для выработки корректирующих действий системы управления электровоза по снижению расхода и повышению качества электрической энергии, потребляемой электровозом переменного тока из контактной сети; >

- выполнить технико-экономическая оценка разработанной автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока.

Методика исследований.

- аналитическое исследование электромагнитных процессов в многозонном выпрямителе электровоза в предположении бесконечной мощности источника электрической энергии с приведением ко вторичной обмотке трансформатора электровоза параметров трансформатора тяговой подстанции и тяговой сети;

- численное интегрирование системы дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитные процессы в системе «контактная сеть -электровоз», на основе применения программного пакета схемотехнического моделирования ОгСАО 9.2;

- амплитудный спектральный анализ электромагнитных процессов с целью определения гармонического состава токов и напряжений в первичной обмотке трансформатора электровоза;

- имитационное моделирование электромагнитных переходных процессов в системе «контактная сеть - электровоз» с применением пакета схемотехнического моделирования ОгСАБ 9.2;

- испытания электровоза на участке железной дороги с использованием разработанных технических решений для определения адекватности модели и доказательства повышения точности измерения автоматизированной системой учета расхода и контроля качества электрической энергии на электровозах переменного тока.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- разработана математическая модель системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока, входящая в состав обобщенной математической модели системы «контактная сеть -электровоз», позволяющая анализировать электропотребление, основные показатели качества электрической энергии и вырабатывать методики регулирования параметров электрической энергии;

- разработан алгоритм по реализации процессов работы математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества;

- разработан способ определения интеграла периодической функции в интервал времени, равный периоду питающего напряжения для реализации математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- предложена продукционная модель представления базы знаний «экспертной системы - советчик» для выработки корректирующих действий системы управления электровоза по снижению расхода и повышению качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока из контактной сети.

Достоверность научных положений и выводов обоснована теоретически и подтверждена экспериментальными исследованиями в опытных поездках на электровозе ВЛ80Р на участке Артем-3 - Партизанск Дальневосточной железной дороги.

Практическая ценность заключается в следующем:

- с помощью пакета схемотехнического моделирования ОгСАБ 9.2 реализован комплекс математических моделей для исследования электромагнитных процессов в системе «контактная сеть - электровоз» и определения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозом переменного тока;

- разработаны принципиальные схемы измерения и обработки данных для автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- разработано программное приложение (виртуальный прибор) для контроля электропотребления и показателей качества электрической энергии в составе автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- доказана адекватность результатов математического моделирования реальным результатам работы электровоза путем проведения испытаний электровоза ВЛ80Р № 1513 на участке Артем-3 - Партизанск Дальневосточной железной дороги с применением макетного образца разработанной автоматизированной системы учета расхода и контроля качества электрической энергии.

Внедрение. Макетный образец разработанной автоматизированной системы учета расхода и контроля качества электрической энергии на электровозах переменного тока был использован в опытных поездках на электровозе ВЛ80Р №1513 локомотивного депо Смоляниново ДВЖД в ноябре 2007 г., что зафиксировано в акте «Об использовании результатов научных исследований и разработок в производстве».

Методика математического моделирования для исследования электромагнитных процессов в системе «контактная сеть - электровоз» с возможностью определения расхода электрической энергии и определения показателей ее качества и ее программная реализация, а также программное приложение (виртуальный прибор) для измерения расхода и показателей качества электрической энергии используются в лабораторном практикуме по дисциплинам «Информационно-измерительная техника» и «Силовая электроника электропривода» и на практических занятиях по дисциплине «Математическое моделирование электромагнитных процессов на ЭВМ» для студентов обучающихся по направлению подготовки 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» и специальности 140604 - «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, ее отдельные разделы и результаты докладывались и обсуждались на:

- региональной научно-технической конференции творческой молодежи «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования», Хабаровск, ДВГУПС, 18-19 апреля 2006 г.;

- Всероссийской конференции-конкурсе инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению Программы «Энергетика и энергосбережение», Томск, ТПУ, 26-29 сентября 2006 г.;

- 1Х-ом краевом конкурсе-конференции молодых ученых и аспирантов «Наука - Хабаровскому краю» (Секция технические науки), Хабаровск, ТОГУ, 17 января 2007 г.;

- V-й Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке», Хабаровск, ДВГУПС, 17-19 апреля 2007 г.;

- международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии», Томск, ТПУ, 17-19 октября 2007 г.;

- Х-ом краевом конкурсе-конференции молодых ученых и аспирантов «Наука - Хабаровскому краю» (Секция технические науки), Хабаровск, ТОГУ, 29 января 2008 г.;

- заседаниях семинаров кафедры «Электротехника, электроника и электромеханика», Хабаровск, ДВГУПС, 2006-2008 годы.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 11 научных работах, из них 3 публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

На защиту выносятся следующие положения:

- математическая модель системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- алгоритм по реализации процессов работы математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества;

- способ определения интеграла периодической функции в интервал времени, равный периоду питающего напряжения для реализации математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- продукционная модель представления базы знаний «экспертной системы - советчик» для выработки корректирующих действий системы управления электровоза по снижению расхода и повышению качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока из контактной сети;

- принципиальные схемы измерения и обработки данных для автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- программное приложение (виртуальный прибор) для контроля электропотребления и показателей качества электрической энергии.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, содержит 147 страниц основного машинописного текста, 30 рисунков, 4 таблицы, двух приложений, списка литературы из 126 наименований на 14 страницах. Всего 149 страниц.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, заключаются в следующем:

- исследовано влияние факторов эксплуатации электровозов переменного тока на точность учета расхода и контроля качества электрической энергии, потребляемой электровозами на тягу поездов;

- создана математическая модель системы учета электрической энергии и контроля ее качества, входящая в состав обобщенной математической модели системы «контактная сеть - электровоз», для определения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами на тягу поездов;

- разработан алгоритм по реализации процессов работы математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества;

- разработан способ определения интеграла периодической функции в интервал времени, равный периоду питающего напряжения для реализации математической модели системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- разработаны принципиальные схемы измерения, обработки данных и виртуальный прибор для автоматизированной системы учета электрической энергии и контроля ее качества на электровозах переменного тока;

- предложена продукционная модель представления базы знаний «экспертной системы - советчик» для выработки корректирующих действий системы управления электровоза по снижению расхода и повышению качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока из контактной сети;

- проведены экспериментальные исследования на электровозе ВЛ80Р с использованием разработанной системы на участке Артем-3 - Партизанск ДВЖД, доказавшие адекватность созданной модели и показавшие увеличение точности измерений на 8,5 %;

- рассчитана годовая экономическая эффективность на один электровоз от внедрения автоматизированной системы учета расхода и контроля качества электрической энергии, которая составила 441374,66 руб. в год при сроке окупаемости затрат в 1,25 года.

1. Автоматизация измерений и контроля электрических и неэлектрических величин Текст.: учеб. пособие для вузов / Н.Д. Дубовой [и др.]; под ред. A.A. Сазонова. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 328 с.

2. Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7 (30 лекций) Текст. / Под ред. П.А. Бутырина. М.: ДМК Пресс, 2005. - 264 с.

3. Автоматизированная система управления локомотивным хозяйством. АСУТ. Текст. / Министерство путей сообщения РФ, Отраслевой центр внедрения новой техники и технологии; под ред. И.К. Лакина. М.: Отраслевой центр внедрения, 2002. - 516 с.

4. Андреев, B.C. Теория нелинейных электрических цепей. Текст. / B.C. Андреев // М.: Связь, 1972. 328 с.

5. Асанов, Т.К. Исследование электромагнитных процессов в тяговой сети при совместной работе нескольких преобразовательных агрегатов Текст. / Т.К. Асанов // Автореф. дисс. на соис. уч. ст. канд. техн. наук. М.: 1979. -24 с.

6. Асанов, Т.К. Особенности моделирования работы электровоза ВЛ80Р при амплитудно-фазовом регулировании Текст./ Т.К. Асанов, A.B. Фролов // Электричество. 1984. - № 10. - С. 31-35.

7. Асанов, Т.К. Элементы математической модели электровоза с тиристор-ным преобразователем Текст. / Т.К. Асанов, Р.И. Караев, A.B. Фролов, А.Н. Шуров // Вестник ВНИИЖТ. 1981. - № з. - С. 34-38.

8. Бакланов, A.A. Расход электроэнергии на тягу поездов и его измерение

9. Текст. / A.A. Бакланов, А.Ю. Ткачев // Локомотив. 1996. - № 4. - С. 3334.

10. Бакланов, A.A. Совершенствование измерения и учета электрической энергии на электроподвижном составе Текст. / A.A. Бакланов, А.Ю. Ткачев // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. 2005. - № 4. - С. 28-31.

11. Беркович, Е.И. К определению понятия мощности в нелинейных цепях Текст. / Е.И. Беркович // Электричество. 1989. - № 1. - С. 61-64.

12. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического управления Текст. / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. изд. 4-е, перераб. и доп. - СПБ.: Изд-во «Профессия», 2003. - 752 с.

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

14. Боднер, В.А. Измерительные приборы Текст.: учебник для вузов; в 2т. / В.А. Боднер, A.B. Алферов М.: Изд-во стандартов, 1986. - Т.1: Теория измерительных приборов. Измерительные преобразователи. - 1986. -392 с.

15. Бондарик, В.В. Расход электроэнергии на счетчиках завышен Текст. / В.В. Бондарик // Локомотив. 2007. - № 3. - С. 34.

16. Вакулко, А.Г. Многофункциональная программно-аппаратная система мониторинга электрических характеристик Текст. / А.Г. Вакулко, Ф.Х. Ку-лахметов, В.М. Курятов, П.К. Макарычев, Д.Л. Славин // Промышленная энергетика. 1998.-№ 3. - С. 41-43.

17. Власьевский, C.B. Математическое моделирование процессов коммутации в выпрямительно-инверторных преобразователях электровозов однофазно-постоянного тока Текст.: монография / C.B. Власьевский. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. - 13 8 с.

18. Вольдек, А.И. Электрические машины Текст. / А.И. Вольдек // Л.: Энергия, 1978.-832 с.

19. Годжелло, А.Г, Первые уроки моделирования с помощью пакета программ РSpice Текст. Методическое пособие по курсу «Моделирование в элек-троаппаратостроении» / А.Г. Годжелло, М.В. Рябчицкий, М.И. Гливка // М: Изд-во МЭИ, 1998.-36 с.

20. Грицевский, В.П. Разработка и отладка программ для микроконтроллера в системе сбора данных и управления электровозами Текст. / В.П. Грицевский, М.С. Пясик // Вестник ВНИИЖТ. 1990. -№ 2. - С. 15-16.

21. Давыдов, Ю.А. Моделирование, оптимизация и контроль информационных потоков локомотивного депо Текст.: монография / Ю.А. Давыдов. -Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. 116 с.

22. Давыдов, Ю.А. Принципы моделирования информационной системы локомотивного депо Текст.: монография / Ю.А. Давыдов. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. - 163 с.

23. Дашкевич, А.Б. Рациональное использование электрической энергии на тягу поездов Текст. / А.Б. Дашкевич. М.: Изд-во «Транспорт», 1968. -80 с.

24. Дербас, Н.В. Определение экономической эффективности инновационных разработок Текст. / Н.В. Дербас // Хабаровск, ДВГУПС, 2004. 69 с.

25. Дубровский, З.М. Грузовые электровозы переменного тока Текст.: справочник / З.М. Дубровский, В.И. Попов, Б.А. Тушканов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1998. - 503 с.

26. Дымков, А.М. Трансформаторы напряжения Текст. / А.М. Дымков, В.М. Кибель, Ю.В. Тишенин. изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1975.-200 с.

27. Ермоленко, Д.В. Анализ потерь электроэнергии от высших гармоник в системе тягового электроснабжения Текст. / Д.В. Ермоленко Д.В. // Вестник ВНИИЖТ. 1990. - №6. - С.15-18.

28. Ермоленко, Д.В. Улучшение электромагнитного взаимодействия тири-сторного электроподвижного состава и системы тягового электроснабжения Текст./ Д.В. Ермоленко, И.В. Павлов // Вестник ВНИИЖТ. 1989. -№8. - С. 25-30.

29. Железко, Ю.С. Оценка потерь электроэнергии, обусловленных инструментальными погрешностями измерения Текст. / Ю.С. Железко // Электрические станции. 2001. - № 8. - С. 19-24.

30. Житенев, Ю.А. Ресурсосбережение на новом этапе преобразований в отрасли Текст. / Ю.А. Житенев // Локомотив. 2000. - № 6. - С. 2-А.

31. Жиц, М.З. Переходные процессы в машинах постоянного тока. Текст. / М.З. Жиц М.: Энергия, 1974. - 113 с.

32. Загидуллин, Р.Ш. Lab VIEW в исследованиях и разработках Текст. / Р.Ш. Загидуллин. М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 352 с.

33. Загорский, Я.Т. Границы погрешности измерений при расчетном и техническом учете электроэнергии Текст. / Я.Т. Загорский, Е.В. Комкова // Электричество. 2001. - № 8. - С. 14-18.

34. Захаревич C.B. Переходные и установившиеся процессы в схемах электроподвижного состава выпрямительного типа Текст. / C.B. Захаревич // Л.: Наука, 1966.-240 с.

35. Измерение расхода энергии на электроподвижном составе Текст. // Железные дороги мира. 2001. - № 10. - С. 38-41. - Перевод изд.: Elektrische Bahnen / P. Treige et al. - 2000. - № 8. - S. 300-305.

36. Капустин, Л.Д. Правильно измерять расход электроэнергии Текст. / Л.Д. Капустин, В.В. Находкин // Локомотив. 1986. - № 7. - С. 24-26.

37. Карташев, И.И. Требования к средствам измерения показателей качества электроэнергии Текст. / И.И. Карташев, И.С. Пономаренко, В.Н. Ярославский // Электричество. 2000. - № 4. - С. 11-17.

38. Карташев, И.И. Энергетическая расчетно-информационная система для контроля качества и учета электроэнергии ЭРИС-КЭ Текст. / И.И. Карташев, И.С. Пономаренко, И.С. Тедеев, А.О. Тютюнов // Промышленная энергетика. 1999. - № 1. - С. 48-50.

39. Карташев, И.И. Электромагнитная совместимость в системах электроснабжения Текст./ И.И. Карташев // Электротехника. 2001. - №4. -С. 57-61.

40. Киселев, В.В. Влияние несинусоидальности напряжения и тока на показания электронных счетчиков электроэнергии Текст./ В.В. Киселев, И.С. Пономаренко // Промышленная энергетика. 2004. - №2. - С. 40-45.

41. Концепция создания автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета (АСКУЭ) Текст. / Министерство путей сообщения РФ. М.: МПС РФ, 2003. - 97 с.

42. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин Текст. / И.П. Копылов // М.: Высшая школа, 2001 327 с.

43. Косарев, Б.И. Оценка влияния тяговой сети переменного тока при квазиу-становившемся режиме работы электроподвижного состава Текст. / Б.И. Косарев В.В. Волынцев, Е.И. Коннова // Транспорт. Наука, техника, управление. 2000. - №9. - С.24—26.

44. Крамсков, С.А. Повышение эффективности работы узлов системы управления тиристорными преобразователями электровозов однофазно-постоянного тока Текст. / С.А. Крамсков // Автореф. дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук. М.: МИИТ, 1985. - 24 с.

45. Крумм, JI.A. Применение метода Ньютона-Рафсона для расчета стационарного режима сложных электрических систем Текст. / JI.A. Крумм // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт 1965. - №5. - С. 3-12.

46. Куксов, С.С. Измерение реактивной мощности на электроподвижном составе с компенсатором реактивной мощности Текст. / С.С. Куксов // Вестник ВНИИЖТ. 1999. - № 5. - С. 20-24.

47. Кучумов, В.А. Учет электроэнергии на тягу поездов Текст. / В.А. Кучу-мов, Б.Н. Ребрик // Локомотив. 1997. - № 8. - С. 28-29.

48. Кучумов, В.А. Электромагнитные процессы в однофазном компенсированном преобразователе электроэнергии Текст. / В.А. Кучумов // Вестник ВНИИЖТ. 1988. - №4. - С.19-23.

49. Кучумов, В.А. Электромагнитные процессы в тяговой сети с распределенной емкостью при коммутации тока в преобразователе электроподвижного состава: Текст. / В.А. Кучумов, H.H. Широченко // Вестник ВНИИЖТ. -1984.-№ 1.-С. 19-23.

50. Кучумов, В.А. Электромагнитные процессы в тяговой сети с распределенной емкостью при выпрямлении тока в преобразователе электроподвижного состава: Текст. / В.А. Кучумов, H.H. Широченко // Вестник ВНИИЖТ. 1984.-№8.-С. 23-27.

51. Лейтес, Л.В. Схемы замещения многообмоточных трансформаторов. Текст. / Л.В. Лейтес, A.M. Пинцов М.: Энергия, 1974. - С. 192.

52. Лещев, А.И. Магистральный электровоз ЭП1 Текст. / А.И. Лещев, Л.К. Тюрина, А.И. Ковалев // Локомотив, 1999. № 7. - С. 8-12.

53. Лещев, А.И. Электромагнитная совместимость электровозов с системой тягового электроснабжения Текст. / А.И. Лещев, Б.А. Москалев // Сб. трудов второго международного симпозиума. М.: МИИТ,1998. С. 136-137.

54. Марквардт, К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог Текст. / К.Г. Марквардт // М.: Транспорт, 1982. 528 с.

55. Математическое моделирование динамики электровозов Текст. / А.Г. Ни-китенко, Е.М. Плохов, A.A. Зарифьян, и др. М.: Высшая школа, 1998. -274 с.

56. Методические рекомендации по обоснованию эффективности инноваций на железнодорожном транспорте Текст. М.: Транспорт, 1999. - 230 с.

57. Миронюк, Н.Е. Влияние искажений синусоидальной формы кривых тока и напряжения на погрешности измерительных трансформаторов Текст. / Н.Е. Миронюк, Ю.И. Дидик, Ю.В. Гилев, В.В. Бабкин, Р.Ф. Раскулов, Л.Л. Эткинд // Электричество. 2005. - № 2. - С. 31-36.

58. Михайлов, М.И. Определение электрических параметров контактной сети однофазного переменного тока Текст. / М.И. Михайлов, Ю.Е. Купцов, А.Д. Разумов // Вестник ВНИИЖТ. 1957. - № 8. - С. 16-20.

59. Нейман, J1.P. Метод расчета переходных процессов в цепях, содержащих вентильные преобразователи, индуктивности и ЭДС Текст. / J1.P. Нейман, A.B. Поссе, М.А. Слоним // Электричество -1966. №12. - С.7-12.

60. Осика, J1.K. Коммерческий и технический учет электрической энергии на оптовом и розничном рынках. Теория и практические рекомендации Текст. / JI.K. Осика. СПб.: Политехника, 2005 - 360 с.

61. Осика, JI.K. Современные требования к измерительным приборам для целей коммерческого учета электроэнергии Текст. / JI.K. Осика //Электричество. 2005. - № 3. - С. 2-9.

62. Павлов, JI.H. Сократить расход электроэнергии Текст. / JI.H. Павлов // Локомотив. 1995. - № 5. - С. 27-28.

63. Пейч, Л.И. Lab VIEW для новичков и специалистов Текст. / Л.И. Пейч, Д.А. Точилин, Б.П. Поллак. М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 384 с.

64. Плакс, A.B. Параметры коллекторных тяговых электродвигателей при моделировании переходных процессов в цепях электровозов Текст./ A.B. Плакс, М.Ю. Изварин // Вестник ВЭлНИИ, Новочеркасск, С. 112-118.

65. Пляскин, А.К. Основы автоматизированных систем управления предприятием Текст.: учебное пособие; Ч. 1./ А.К. Пляскин. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005.- 119 с.

66. Птицин, О.В. Аппаратные средства контроля качества электрической энергии Текст. / О.В. Птицин // Промышленная энергетика. 1999. - № 5. -С. 41-42.

67. Показатели качества электроэнергии на токоприемнике и взаимодействие ЭПС с системой тягового электроснабжения переменного тока Текст. / A.B. Кучумов, Д.В. Ермоленко, Н.И. Молин и др. // Вестник ВНИИЖТ. -1997. -№2. С.11-16.

68. Разевиг, В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ Текст.: в 4 выпусках. / В.Д. Разевиг М.: Радио и связь, 1992. - 440 с.

69. Разевиг, В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2 Текст. / В.Д. Разевиг -М.: Солон-Р, 2001.-528 с.

70. Разевиг, В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. Текст. / В.Д. Разевиг М.: «Солон-Р», 2003. - 704 с.

71. Раннев, Г.Г. Методы и средства измерений Текст.: учебник для вузов / Г.Г. Раннев, А.П. Тарасенко. 2-е изд., стереотип. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 336 с.

72. РД 153-34.0-15.501-00 Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения Текст. Часть 1. Контроль качества электрической энергии М.: 2000.-39 с.

73. РД 153-34.0-15.501-00 Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения Текст. Часть 2. Анализ качества электрической энергии. М.: 2000. -32 с.

74. РД 34.11.333-97 Типовая методика выполнения измерений количества электрической энергии Текст. М.: 1997. - 32 с.

75. Режимы работы магистральных электровозов Текст./ под ред. O.A. Некрасова // М.: Транспорт, 1983. 223 с.

76. Розенфельд, В.Е. Теория электрической тяги Текст. / В.Е. Розенфельд, И.П. Исаев, H.H. Сидоров, М.И. Озеров; под ред. И.П. Исаева. М.: Транспорт, 1995. - 294 с.

77. Рустамов, С.А. К учету параметров модели ЛЭП, учитывающей поверхностный эффект в земле и проводах Текст. / С.А. Рустамов, М.М. Демирташ // Электричество. 2005. - №5. - С. 12.

78. Рюденберг, Р. Переходные процессы в электрических системах Текст. / Р. Рюденберг //: пер. с англ. Под ред. В.Ю. Ломоносова / М.: Издательство иностр.литературы, 1955. 714 с.

79. Савоськин, А.Н. Автоматизация электроподвижного состава Текст.: учебник для вузов ж.-д. трансп. / А.Н. Савоськин, Л.А. Баранов, A.B. Плакс, В.П. Феоктистов; под ред. А.Н. Савоськина. М.: Транспорт, 1990. - 311 с.

80. Савоськин, А.Н. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе «контактная сеть электровоз» Текст. / А.Н. Савоськин, Ю.М. Кулинич, A.C. Алексеев // Электричество. - 2002. -№ 2. - С. 29-35.

81. Савоськин, А.Н. Повышение коэффициента мощности электровоза переменного тока Текст./ А.Н. Савоськин, Ю.М. Кулинич, Р.П. Гринберг // Электротехника 2002, - № 5. - С. 11-16.

82. Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электрической энергии и мощности Текст. / сост.: Я.Т. Загорский, У.К. Курбангалиев. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 504 с.

83. Сергеенков, Б.Н. Электрические машины. Трансформаторы Текст.: учеб. пособие для электромеханических спец. вузов / Б.Н. Сергеенков, В.М. Киселев, H.A. Акимова; под ред. И.П. Копылова. М.: Высшая школа, 1989. -352 с.

84. Соловьев В.А. К вопросу возникновения отказов в работе устройств электроснабжения / В.А. Соловьев, A.A. Цевелев // Дальневосточный энергопотребитель. 2006. - № 11/12. - С. 46-48.

85. Справочник по электроснабжению железных дорог Текст.: в 2 т. / под ред. К.Г. Марквардта. М.: Транспорт, 1980. - Т.1. - 256 с.

86. Стратегия развития ОАО РЖД до 2010 года с перспективой до 2020 года Текст.// Железнодорожный транспорт. 2004. - № 9.

87. Суранов, А.Я. LabVIEW 7: справочник по функциям Текст. / А.Я. Сура-нов. М.: ДМК Пресс, 2005. - 512 с.

88. Сухоконь, В.Т. Нужен ли учет электроэнергии на электровозах? Текст. / В.Т. Сухоконь // Железнодорожный транспорт. 1987. - № 6. - С.59.

89. Татур, Т.А. Установившиеся и переходные процессы в электрических цепях Текст. / Т.А. Татур, В.Е. Татур М.: Высшая школа, 2001. - 407 с.

90. Теория автоматического управления Текст.: учебник для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика». В 2 ч. Ч. 1. Теория линейных систем автоматического управления / под ред. A.A. Воронова. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1986. - 367 с.

91. Техническое обслуживание измерительных трансформаторов тока и напряжения Текст. / сост. Ф.Д. Кузнецов; под ред. Б.А. Алексеева. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. - 96 с.

92. Тихменев, Б.Н. Основные вопросы совершенствования электровоза BJI80P с тиристорными преобразователями Текст. / Б.Н. Тихменев // Вестник ВНИИЖТ. 1982.-№ 1.-С. 14-17.

93. Тихменев, Б.Н. Подвижной состав электрифицированных железных дорог: теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты. Текст. / Б.Н. Тихменев, JI.M. Трахтман М.: Транспорт, 1980. - 471 с.

94. Тихменев, Б.Н. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями Текст. / Б.Н. Тихменев, В.А. Кучумов М.: Транспорт, 1988. -311 с.

95. Трансформаторы тока Текст. / В.В. Афонасьев [и др.]. изд 2-е, перераб. и доп. - JL: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1989. - 416 с.

96. Тушканов, Б.А. Электровоз ВЛ65 Текст. / Б.А. Тушканов, И.Ф Кодинцев., А.Т. Юдин // Электровозостроение: Сб. науч. тр. Всерос. науч.-исслед., проект.-конструкт. и технол. ин-та электровозостроения. Новочеркасск, 1991.-Т. 32.-С. 15-27.

97. Феоктистов, В.П. Автоматизированная система управления локомотивным хозяйством. В XXI век с новыми информационными технологиями Текст. / В.П. Феоктистов, И.К. Лакин, Ю.В. Смирнов, А.Ю. Тимченко // Локомотив.- 2001. -№ 1.-С. 9-11.

98. Феоктистов, В.П. Автоматизированная система управления локомотивным хозяйством. В XXI век с новыми информационными технологиями (продолжение) Текст. / В.П. Феоктистов, И.К. Лакин, Ю.В. Смирнов, А.Ю. Тимченко // Локомотив. - 2001. - № 4. - С. 11-14.

99. Феоктистов, В.П. Перспективы совершенствования подвижного состава Текст. / В.П. Феоктистов // Железнодорожный транспорт. 2001. - №1. -С. 27-34.

100. Фроленков, И.Н. Свободные колебания тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог и испытательных полигонов Текст. / И.Н. Фроленков // Тр. ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1980. - Вып. 636. - С. 93-100.

101. Фролов, A.B. Аналитическое моделирование ключевого эффекта тиристора при его работе в нестационарных режимах Текст./ A.B. Фролов // Изв. ВУЗов. Энергетика, 1981. -№• 5. С. 14-20.

102. Хацкелевич, A.A. Автоматизированная система для исследования режимов работы электровозов Текст. / A.A. Хацкелевич, Л.А. Мугинштейн, А.Л. Лисицин // Вестник ВНИИЖТ. 1982. - № 3. - С. 14-19.

103. Хацкелевич, A.A. Измерительно-вычислительный комплекс вагона-лаборатории для испытаний подвижного состава Текст. / A.A. Хацкелевич, М.С. Пясик, A.B. Андреев, А.Е. Колесников // Вестник ВНИИЖТ. -1999.-№5. с. 43-47.

104. Хацкелевич, A.A. Повысить точность измерений расхода электроэнергии Текст. / A.A. Хацкелевич, Б.Д. Никифоров // Локомотив. 2003. - № 5. -С. 39-41.

105. Хомяков, Б.И. Расход электроэнергии электропоездом ЭР29 Текст. / Б.И. Хомяков, О.Н. Назаров, С.И. Меркушев, А.Ю. Белокрылин, Б.А. Фомин // Вестник ВНИИЖТ. 1992. - № 5. - С. 38-41.

106. Чиженко, И.М. Основы преобразовательной техники Текст. / И.М. Чи-женко, B.C. Руденко, В.И. Сенько / М.: Высшая школа, 1974. 430 с.

107. Шабалин, Н.Г. Автоматизированная информационная сеть локомотивных депо Текст. / Н.Г. Шабалин, И.К. Лакин, В.В. Семченко // Экспресс-информация. Серия: Локомотивы и локомотивное хозяйство. Ремонт локомотивов. 1992. - Вып. 2-3. - С. 26-54.

108. Электрифицированные железные дороги России (1929 2004 г.г.) Текст. / Под общ. ред. П.М. Шилкина. - М.: Интекст, 2004. - 336 с.

109. Электровоз ВЛ65: Руководство по эксплуатации. Техническое описание Текст. / Электрические аппараты. // Книга 4, ИДМБ. 661142. 003 Р94. / Новочеркасск: ВЭлНИИ, 1992. 295 с.

110. Электровоз ВЛ80с: Руководство по эксплуатации Текст. / Н.М. Васько, A.C. Девятков, А.Ф. Кучеров [и др.] 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1990.-454 с.

111. Электровоз ВЛ85: Руководство по эксплуатации Текст. / Б.А. Тушканов, Н.Г. Пушкарев, Л.А. Позднякова [и др.] М.: Транспорт, 1992. - 480 с.

112. Электровоз с полупроводниковыми выпрямителями Текст. / A.A. Гарни-чев, В.А. Голованов, С.С. Крылов и др. // М.: Трансжелдориздат, 1963. -101 с.

113. Park, J.H. Fehlergrößen des Stromwandless Einfluß der Wellenfrom des Primärsromes Текст. / J.H. Park. ATM, 1938. - v.153.

114. Redl, R. Power electronics' polluting effects Текст. / R. Redl, P. Tenti, J.D. Van Wyk // Spectrum IEEE. 1997. - № 5. - P. 32-39.

115. Sabin, D. Daniel. Quality Enhances Reliability Текст. / D. Daniel Sabin, Ashok Sundaram // Spectrum IEEE. 1996. - № 2. - P. 19-28.

116. Министерство транспорта Н&сийской Федерации

117. Федеральное агентство железнодорожного транспор-р£рдд0ЖЕНИЕ А Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

118. Вид внедренных результатов:

119. Программная реализация математической модели системы «контактная сеть электровоз» для определения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозом переменного тока из контактной сети.

120. Программное приложение (виртуальный прибор) для измерения расхода и показателей качества электрической энергии, потребляемой электровозами переменного тока, которое можно использовать как в условиях эксплуатации, так и в лабораторных условиях.

121. Результатов научных исследований и Разработок в производстве