Анализ расчётных моделей для определения мест повреждений тяговой сети

Дмитрий Андреевич Леваков; Александр Леонидович Куликов; Владимир Леонидович Осокин

Анализ расчётных моделей для определения мест повреждений тяговой сети

Дмитрий Андреевич Леваков, Александр Леонидович Куликов, Владимир Леонидович Осокин

Аннотация

Рукопись поступила в редакцию 1.10.2025, утверждена редколлегией в печать 25.11.2025.

Проанализированы современные требования к математическим моделям тяговой сети, используемым при решении задачи дистанционного определения места повреждения (ОМП). Установлено, что основным требованием, от выполнения которого зависит точность ОМП, является адекватность модели, используемой для анализа измеренных параметров аварийного режима (ПАР). По результатам рассмотрения известных подходов к моделированию систем тягового электроснабжения (СТЭ) сделан вывод о недостаточной степени соответствия существующих моделей требованию адекватности. На основании полученных выводов предложены меры, направленные на повышение точности моделирования СТЭ, и предложены усовершенствованный вариант детализированной модели тяговой сети переменного тока, а также алгоритм расчёта установившегося режима. Результаты выполненных имитационных экспериментов указывают на значительную эффективность предложенных мер, с точки зрения повышения точности расчётов.

DOI: 10.71841/EP.elst.2025.1133.12.06

Ключевые слова

DOI: 10.71841/EP.elst.2025.1133.12.06

Полный текст:

PDF

Литература

Фигурнов, Е.П. Релейная защита: учеб. в 2 ч. Ч. 2. / Е.П. Фигурнов – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009. – 604 с.

Куликов, А.Л. Исследование влияния детализации модели тяговой сети и метода расчета параметров режима на точность расчетных данных / А.Л. Куликов, В.Л. Осокин, Д.А. Леваков // Кибернетика энергетических систем. Сборник материалов XLVI Международной научно-технической конференции. – 2024. – С. 150 -- 163.

Леваков, Д.А. Оценка погрешностей простейших методов определения мест повреждений контактной сети с использованием неоднородной модели тяговой сети переменного тока / Д.А. Леваков, А.Л. Куликов, В.Л. Осокин // Сборник XXIX Нижегородской сессии молодых ученых (гуманитарные, технические, естественные науки). Материалы сессии. – Нижний Новгород, 2024. – С. 384 -- 388.

Аржанников, Е.А. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи / Е.А. Аржанников, В.Ю. Лукоянов, М.Ш. Мисриханов. – М.: Энергоатомиздат, 2003. – 272 с.

Демидович, Б.П. Основы вычислительной математики: учебное пособие. /, Б.П. Демидович, , И.А. Марон. – СПб.: Издательство «Лань», 2011. – 672 с.

Муратаев, И.А. Моделирование режимов работы электроэнергетических систем: учебное пособие / И.А. Муратаев [и др.] – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2019. – 94 с.

Звонарев, С.В. Основы математического моделирования: учебное пособие / С.В. Звонарев. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. – 112 с.

Куликов, А.Л. Сравнительный анализ и перспективы развития дистанционных методов определения мест повреждения контактной сети. Часть 1. / А.Л. Куликов, В.Л. Осокин, Д.А. Леваков // Интеллектуальная электротехника. -- 2025. -- № 1. -- С. 16 -- 35.

Куликов, А.Л. Сравнительный анализ и перспективы развития дистанционных методов определения мест повреждения контактной сети. Часть 2. / А.Л. Куликов, В.Л. Осокин, Д.А. Леваков // Интеллектуальная электротехника. -- 2025. -- № 2. -- С. 4 -- 33.

Попова, Н.А. О достоверности определения расстояния до короткого замыкания в тяговой сети переменного тока // Автоматизированные системы электроснабжения железных дорог / Н.А. Попова, Жарков Ю.И. -- Ростов-на-Дону: РГУПС, 1995. – С. 118 -- 123.

Шнеерсон, Э.М. Цифровая релейная защита / Э.М. Шнеерсон. – М.: Энрегоатомизадт, 2007. – 549 с.

Федосеев, А.М. Релейная защита электроэнергетических систем: учеб. для вузов. / А.М. Федосеев, М.А. Федосеев – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 528 с.

Куликов, А.Л. Моделирование контактной сети железнодорожного транспорта для определения мест повреждений / А.Л. Куликов, Д.А. Леваков // Электричество. -- 2024. -- № 3. -- С. 45 -- 58.

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

Тер-Оганов, Э.В. Электроснабжение железных дорог: учеб. для студентов университета (УрГУПС) / Э.В. Тер-Оганов, А.А. Пышкин. – Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2014. – 432 с.

Быкадоров, А.Л. Детализация структуры тяговых сетей переменного тока в задачах моделирования и расчета параметров петли короткого замыкания / А.Л. Быкадоров, Т.А. Заруцкая, И.В. Гаврилов, А.С. Муратова-Милехина // Электроснабжение и электрооборудование транспорта. -- 2015. -- № 4. -- С. 4 -- 12.

Фигурнов, Е.П. Сопротивления электротяговой сети однофазного переменного тока / Е.П. Фигурнов // Электричество. -- 1997. -- № 5. -- С. 23 -- 29.

Фигурнов, Е.П. Сопротивления электротяговой сети однофазного переменного тока железных дорог / Е.П. Фигурнов, А,Л. Быкадоров, Ю.И. Жарков, Л.А. Герман, , К.С. Субханвердиев // Электричество. -- 2021. -- № 11. -- С. 35 -- 44.

Фигурнов, Е.П. Современные методы определения удаленности повреждения контактной сети / Е.П. Фигурнов, Д.Е. Стороженко // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. -- 2003. -- № 1. -- С. 48 -- 53.

Дынькин, Б.Е. Сравнительный анализ существующих методов определения повреждения тяговой сети / Б.Е. Дынькин, В.В. Завражин // Межд. науч. конф. «Актуальные вопросы технических наук», Июль 20-23, 2011. – Пермь.: Меркурий, 2011. -- С. 53 -- 56.

Герман, Л.А. Совершенствование тягового электроснабжения переменного тока для повышения пропускной способности железных дорог / Л.А. Герман. -- Н. Новгород: СамГУПС, 2024. – 186 с.

Быкадоров, А.Л. Анализ взаимного влияния параметров тяговой сети переменного тока на полное сопротивление контура короткого замыкания / А.Л. Быкадоров, Т.А. Заруцкая, А.С. Муратова-Милехина // Вестник транспорта Поволжья. -- 2013. -- № 5(41). -- С. 5 -- 11.

Быкадоров, А.Л. Повышение эффективности определения места короткого замыкания в тяговых сетях переменного тока на основе информационных технологий / А.Л. Быкадоров, Т.А. Заруцкая, А.С. Муратова-Милехина // Вестник транспорта Поволжья. -- 2015. -- № 6(54). -- С. 15 -- 19.

Герман, Л.А. Оценка погрешности расчета токов короткого замыкания в тяговой сети переменного тока / Л.А. Герман, К.В. Кишкурно, К.С. Субханвердиев // Электроника и электрооборудование транспорта. -- 2017. -- №1. -- С. 5 -- 10.

Муратова-Милехина, А.С., Быкадоров, А.Л., Заруцкая, Т.А. Способ определения места короткого замыкания контактной сети электрифицированного транспорта, Пат. 2566458 RU, заявл. 20.02.14; опубл. 27.10.2015. – Бюл. №30.

Быкадоров, А.Л. Применение теории распознавания образов при определении места короткого замыкания в тяговых сетях переменного тока / А.Л. Быкадоров, Т.А. Заруцкая, А.С. Муратова-Милехина // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. -- 2021. -- № 2(82). -- С. 119 -- 128.

Карякин, Р.Н. Тяговые сети переменного тока / Р.Н. Карякин. – М.: Транспорт – 279 с.

Крюков, А.В. Моделирование трехфазных систем тягового электроснабжения железных дорог переменного тока / А.В. Крюков, В.П. Закарюкин, А.В. Черепанов, А.Е. Крюков, Д.А. Середкин, И.А. Фесак. -- Екатеринбург: УрГУПС, 2023. – 171 с.

Закарюкин, В.П. Методы совместного моделирования систем тягового и внешнего электроснабжения железных дорог переменного тока / В.П. Закарюкин, А.В. Крюков. -- Иркутск: ИрГУПС, 2010. – 160 с.

Chen, T.-H. Modelling, simulation, and verification for detailed short-circuit analysis of a 1×25 kV railway traction system / T.-H. Chen, R.-N. Liao // IET Generation, Transmission & Distribution. -- 2016. -- Vol. 10, Iss. 5. P. 1124 -- 1135.

Carson, J.R. Wave propagation in overhead wires with ground return / J.R. Carson // The Bell System Technical Journal. -- 1926. -- № 5(4). -- P. 539 -- 554.

Демирчян, К.С. Теоретические основы электротехники. Том 3 / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб.: Питер, 2003. – 377 с.

Куликов, А.Л. Повышение точности расчетов при определении мест повреждений контактной сети железнодорожного транспорта. / А.Л. Куликов, В.Л. Осокин, Д.А. Леваков // Электроэнергетика глазами молодежи – 2024. Материалы XIV международной научно-технической конференции. В 2-х томах. -- Ставрополь, 2024. -- С. 243 -- 246.

Кириленко, А.Г. Электрические рельсовые цепи: учеб. пособие / А.Г. Кириленко, Н.А. Пельменева. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. – 94 с.

Ванурин, В.Н. Электрические машины / В.Н. Ванурин: учеб. – СПб.: Издательство «Лань», 2016. – 304 с.

Субханвердиев, К.С. Учет переходного сопротивления в месте повреждения контактной сети по параметрам аварийного режима / К.С. Субханвердиев, Л.А. Герман, Т.А. Заруцкая // Электричество. -- 2024. -- № 11.

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

Демирчян, К.С. Теоретические основы электротехники. Том 1 / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб.: Питер, 2003. – 463 с.