ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................. 6
1 АНАЛИЗ НАПРАВЛЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ
ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
ТРАНСПОРТА ...................................................................................................... 17
1.1 Направления совершенствования систем тягового
электроснабжения .............................................................................................. 17
1.2 Проблематика совершенствования систем тягового
электроснабжения с системами накопления электроэнергии ....................... 28
1.2.1 Стабилизация уровня напряжения на токоприемнике
электроподвижного состава в границах межподстанционных зон........ 29
1.2.2 Выравнивание графика тяговой нагрузки ........................................ 33
1.2.3 Повышение энергетической эффективности системы тягового
электроснабжения при применении систем накопления
электроэнергии ............................................................................................. 35
1.2.4 Повышение надежности электроснабжения в различных
режимах работы при применении систем накопления
электроэнергии ............................................................................................. 37
1.3 Обзор основных характеристик и параметров систем накопления
электроэнергии для систем тягового электроснабжения постоянного и
переменного тока ............................................................................................... 39
1.4 Перспективы применения систем накопления электроэнергии
в проекте цифровой системы тягового электроснабжения............................ 52
1.5 Выводы по первой главе.............................................................................. 57
2 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОТЯГОВОЙ НАГРУЗКИ
НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ .......................................................... 58
2.1 Анализ факторов, оказывающих влияние на показатели
электротяговой нагрузки ................................................................................... 58
2.1.1 Анализ профилей пути электрифицированных участков ............... 69
2.1.2 Факторы, оказывающие влияние на показатели работы
системы тягового электроснабжения при рекуперации........................... 83
3
2.2 Способы расчета параметров системы тягового электроснабжения...... 88
2.3 Анализ показателей графиков тяговой нагрузки подстанций................. 94
2.4 Основные факторы, определяющие объем электроэнергии на тягу .... 105
2.5 Выводы по второй главе............................................................................ 107
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОТЯГОВОЙ
НАГРУЗКИ И СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ .............. 109
3.1 Имитационная модель системы тягового электроснабжения ............... 109
3.2 Формирование электротяговой нагрузки ................................................ 122
3.3 Моделирование процесса электропотребления на тягу......................... 129
3.4 Анализ влияния формирования электротяговой нагрузки
на энергетическую эффективность ................................................................ 141
3.5 Основные положения методологии учета влияния электротяговой
нагрузки на тяговое электропотребление и потери электроэнергии.......... 153
3.6 Выводы по третьей главе........................................................................... 159
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА РАСЧЕТА
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С СИСТЕМАМИ НАКОПЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ........................................................................................... 161
4.1 Пути совершенствования расчета энергетических показателей
системы тягового электроснабжения............................................................. 161
4.2 Имитационная модель системы тягового электроснабжения
с системой накопления электроэнергии ........................................................ 180
4.3 Способы расчета параметров систем накопления электроэнергии ...... 185
4.4 Разработка методики расчета параметров систем накопления и
выбора мест размещения................................................................................. 189
4.5 Выводы по четвертой главе ...................................................................... 202
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ
В ТЯГОВОМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ С УЧЕТОМ СПЕЦИФИКИ
ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЯГОВОЙ НАГРУЗКИ ................................. 203
5.1 Определение параметров систем накопления для участков
с преобладанием грузового движения ........................................................... 203
5.1.1 Двухпутные участки железных дорог............................................. 204
4
5.1.2 Однопутные участки железных дорог ............................................ 222
5.1.3 Двухпутные участки с преобладанием пассажирского
движения ..................................................................................................... 228
5.2 Выбор устройств накопления электроэнергии для участков систем
тягового электроснабжения ............................................................................ 244
5.3 Применение систем накопления на тяговых подстанциях
для снижения загрузки силового оборудования за счет использования
рекуперации ...................................................................................................... 252
5.4 Применение систем накопления электроэнергии на тяговых
подстанциях для питания собственных нужд ............................................... 262
5.5 Выводы по пятой главе.............................................................................. 279
6 РАСЧЕТНЫЕ МОДЕЛИ ГИБРИДНЫХ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ РАСЧЕТАХ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.................................................................................... 281
6.1 Анализ способов управления системами накопления
электроэнергии ................................................................................................. 281
6.2 Построение имитационной модели системы тягового
электроснабжения с гибридной системой накопления электроэнергии .... 287
6.3 Системы накопления электроэнергии с пассивной топологией ........... 301
6.4 Системы накопления электроэнергии с активной топологией ............. 310
6.5 Физическое моделирование работы системы накопления
электроэнергии ................................................................................................. 315
6.5.1 Работа физической модели без системы накопления энергии .......... 325
6.5.2 Работа физической модели с использованием модуля
аккумуляторной батареи............................................................................. 326
6.5.3 Работа физической модели с модулем суперконденсатора.......... 328
6.5.4 Работа физической модели с использованием гибридной
системы накопления электроэнергии....................................................... 329
6.6 Сравнительный анализ результатов моделирования работы
гибридной системы накопления в тяговом электроснабжении .................. 332
6.7 Выводы по шестой главе ........................................................................... 339
5
7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ СИСТЕМ ТЯГОВОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.................................................................................... 340
7.1 Разработка модели прогнозирования пропускной и провозной
способности при применении систем накопления электроэнергии ........... 340
7.2 Анализ влияния систем накопления электроэнергии
на показатели нагрузочной способности....................................................... 347
7.3 Влияние тяговой нагрузки на параметры систем
накопления электроэнергии ............................................................................ 364
7.3.1 Влияние рекуперативного торможения на показатели работы
систем накопления электроэнергии ......................................................... 367
7.3.2 Разработка методики оценки влияния систем накопления
электроэнергии на показатели работы системы тягового
электроснабжения ....................................................................................... 377
7.4 Анализ эффективности устройств накопления электроэнергии
в системе тягового электроснабжения и на электроподвижном составе ... 379
7.5 Выводы по седьмой главе ......................................................................... 389
8 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ
НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ТЯГОВОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.................................................................................... 391
8.1 Оценка технического эффекта применения систем накопления
электроэнергии ................................................................................................. 391
8.2 Оценка технического эффекта для условий Октябрьской
железной дороги............................................................................................... 397
8.3 Оценка технического эффекта для условий Свердловской
железной дороги............................................................................................... 407
8.4 Выводы по восьмой главе ......................................................................... 419
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 420
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................... 424
ПРИЛОЖЕНИЕ................................................................................................... 475
