Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Асташин Сергей Михайлович. Управление режимами и процессами эксплуатации систем тягового электроснабжения на основе имитационного моделирования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Асташин Сергей Михайлович; [Место защиты: Иркут. гос. ун-т путей сообщения]. - Иркутск, 2008. - 191 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/744

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

МЕТОДЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 12

1.1 Анализ особенностей электротяговых сетей 12

1.2 Моделирование режимов систем тягового электроснабжения 19

1.3 Математические модели тяговых сетей 22

1.4 Методы решения уравнений установившегося режима 42

1.5 Алгоритм построения имитационной модели 55

Выводы 58

2 УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 59

2.1 Формирование целей управления 59

2.2 Системный анализ управляемости 75

2.3 Алгоритм управления режимами 86

2.4 Учет динамики изменения нетранспортных нагрузок 88

2.5 Учет асинхронной нагрузки при моделировании режимов систем тягового электроснабжения 92

2.6 Управление устройствами продольной компенсации в системах тягового электроснабжения 97

2.7 Управление аварийными режимами с элементами адаптации 102

Выводы 113

3 ЭКВИВАЛЕНТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ПРИ УПРАВЛЕНИИ РЕЖИМАМИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 114

3.1 Принципы построения эквивалентных моделей электроэнергетических систем 114

3.2 Проблема эквивалентирования внешней сети и возможные пути ее решения

3.3 Линеаризованные эквивалентные модели 126

3.4 Исследование точности эквивалентирования 134

Выводы 135

4 ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 137

4.1 Системный анализ факторов, влияющих на эффективность тепловизионных обследований 137

4.2 Программное обеспечение для обработки результатов термографических обследований 158

4.3 Оценивание состояния устройств электроснабжения для целей ТВО 162

4.4 Повышение эффективности термографических обследований на основе имитационного моделирования 164

Выводы 165

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 167

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 169

МАТЕРИАЛЫ О ВНЕДРЕНИИ  

Введение к работе:

Актуальность темы. Управление режимами систем тягового электроснабжения (СТЭ) должно обеспечивать достижение следующих целей:

бесперебойное электроснабжение тяги поездов, а также систем сигнализации,
централизации и автоблокировки (СЦБ) при соблюдении отраслевых и общеэнергети
ческих норм по качеству электроэнергии (ЭЭ);

нормативное качество ЭЭ на шинах питающего напряжения тяговых подстанций и в сетях районов электроснабжения (РЭС) нетяговых потребителей;

минимально возможный уровень потерь электрической энергии в СТЭ и РЭС;

допустимый уровень экологической безопасности в условиях влияния электромагнитных полей, создаваемых тяговыми сетями и технологическими линиями электропередачи.

Достижение указанных целей невозможно без применения современных информационных технологий, что, в свою очередь, требует создания эффективных математических моделей и методов.

Разработка таких моделей и методов является сложной научно-технической проблемой, так как при учете электромагнитных и электромеханических переходных процессов система тягового электроснабжения магистральной железной дороги переменного тока представляет собой многомерный нелинейный динамический объект. Кроме того, решение этой проблемы дополнительно усложняется тем, что СТЭ активно взаимодействует с целым рядом не менее сложных систем, таких как питающая электроэнергетическая система (ЭЭС) и районы электроснабжения нетяговых потребителей, включающих в свой состав технологические линии электропередачи «провод -рельс» и «два провода - рельс», для описания которых требуются специальные методы моделирования.

Ввиду большой размерности, сложности и недостаточной информационной обеспеченности СТЭ практическое использование динамических моделей СТЭ на современном этапе не представляется возможным. Поэтому для определения режимов СТЭ применяют имитационные методы.

Теоретические основы создания систем управления сложными, многомерными объектами разработали Воронов А.А., Р.Е. Калман, А.А. Красовский, Попов Е.П., Солодовников В.В., Цыпкин А.З., Юревич Е.И. и др. Существенный вклад в решение проблемы моделирования и управления в ЭЭС и СТЭ внесли Бадер М.П., Баринов В.А., Бардушко В.Д., Берман А.П., Бочев А.С., Быкадоров Л.А., Веников В.А., Висящев А.Н., Воропай Н.И., Войтов О.Н., Гамм А.З., Герман Л.А., Голуб И.И., Горев А.А., Груздев И.А., Дынькин Б.Е., Ермоленко Д.В., Жарков Ю.И., Закарюкин В.П., Идельчик В.П., Конторович A.M., Котельников А.В., Косарев А.Б., Крумм Л.А., Крюков А.В., Лосев СБ., Макаров Ю.В., Мамошин P.P., Марквардт Г.Г., Марквардт К.Г., Марский В.Е., Мельников Н.А., Мирошниченко Р.П., Мисриханов М.Ш., Попов Н.М., Пупынин В.Н., Совалов С.А., Солдатов В.А., Строев В.А., Тарасов В.И., Тер - Оганов Э.В., Фигурнов Е.П., Черемисин В.Т., Чернин А.Б., Шалимов М.Г., Щербачев О.В., Brameller A., Laugh-ton М. A., Roy L., Rao N.D., Stott В., Mo Син Чень и их коллеги.

Несмотря на значительное число работ, посвященных вопросам моделирования и управления СТЭ, некоторые задачи до настоящего времени оставались нерешенными. Это связано в основном с тем, что применяемые в настоящее время методы моделирования и управления режимами СТЭ создавались на основе описания СТЭ как локального объекта, причем предпочтение отдавалось линейным моделям. Этот подход не обеспечивал корректного учета следующих важных факторов:

влияние внешней сети на режим СТЭ;

взаимные электромагнитные влияния в сложных электротяговых сетях;

воздействие изменений стационарных нагрузок ЭЭС и РЭС на режимы СТЭ.

Цель диссертационного исследования состоит в создании математических моделей и методов для управления режимами систем тягового электроснабжения железных дорог переменного тока с учетом перечисленных выше факторов.

Дополнительной целью является решение тесно примыкающей к данному кругу задач проблемы оценивания состояния СТЭ при проведении тепловизионных обследований (ТВО) электрооборудования тяговых подстанций (ТП) и контактной сети.

Методы исследования рассмотренных в диссертации задач базируются на анализе математических моделей сложных электрических систем и систем тягового электроснабжения с применением аппарата теории автоматического управления, линейной алгебры, теории функций многих переменных, численных методов решения систем нелинейных уравнений большой размерности.

В качестве основного инструмента для проведения вычислительных экспериментов использовался разработанный в ИрГУПСе комплекс программ FAZONORD, который был модернизирован и адаптирован в рамках диссертационной работы в части учета внешних возмущений режима СТЭ.

Достоверность полученных результатов подтверждена сопоставлением расчетов, проведенных с помощью специализированных компьютерных программ, прошедших полномасштабную опытную проверку, а также натурными экспериментами в системах тягового электроснабжения.

Научная новизна заключается в том, что в диссертационной работе впервые получены и выносятся на защиту следующие результаты:

  1. Математическая формулировка целей управления режимами СТЭ и системный анализ управляемости.

  2. Алгоритм управления режимами работы СТЭ, разработанный на основе имитационного моделирования и отличающийся корректным учетом влияющих подсистем.

  3. Метод построения упрощенных моделей внешней сети для целей управления СТЭ, основанный на линеаризации уравнений установившегося режима в фазных координатах.

  4. Методика учета внешних возмущений при управлении СТЭ и концепция управления аварийными режимами с элементами адаптации.

  5. Технология оценивания состояния СТЭ для целей термографических обследований и методы повышения эффективности ТВО тяговых подстанций и контактной сети.

Практическая ценность. На основе полученных в диссертации результатов дано научно обоснованное решение следующих актуальных практических задач:

управление режимами СТЭ с учетом весовых норм поездов, размеров движения и профиля пути;

определение пропускной способности участка дороги по системе электроснабжения и выбор оптимальной схемы пропуска поездов;

минимизация потерь электроэнергии в элементах СТЭ;

повышение надежности работы устройств релейной защиты.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы в виде программного обеспечения для ЭВМ, рекомендаций и практических разработок переданы в филиал «Восточно-Сибирская железная дорога» ОАО «РЖД». Материалы диссертации используются в учебном процессе в Иркутском государственном университете путей сообщения.

Апробация работы. Результаты проведенных диссертационных исследований докладывались и обсуждались на научной конференции «Юбилейные X всероссийские

(с международным участием) туполевские чтения студентов», Казань, 2002 г.; на международных научных конференциях «Научно-техническое и экономическое сотрудничества стран АТР в XXI веке» ДВГУПС, Хабаровск, 2003, 2005, 2007 гг.; на международной конференции «Энергосберегающие технологии и окружающая среда», Афины -Иркутск, 2004 г.; на всероссийской конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии», Екатеринбург, 2004 г.; на всероссийской научной конференции с международным участием «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», Красноярск, 2005 г.; на всероссийской научно-практической конференции «Энергетика в современном мире», Чита, 2006 г.; на научной конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии», Липецк, 2006 г.; на научной конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении», Иркутск, 2007 г.; на IV научно-технической конференции «Актуальные проблемы транспортного комплекса», Самара, 2008 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе одна статья в рецензируемом журнале по списку ВАК, одна монография, депонированная в ВИНИТИ, 4 статьи и 12 публикаций в трудах научно-технических конференций.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 166 наименований и приложения. Общий объем диссертации 192 страницы, в тексте содержится 125 рисунков и 8 таблиц.

При работе над диссертацией автор пользовался научными консультациями канд. техн. наук, доцента Закарюкина В.П.

Подобные работы
Шведов Николай Георгиевич
Автоматизация и управление процессом многолезвийной механической обработки на основе динамического моделирования технологической системы
Блок Андрей Андреевич
Управление параллельными технологическими процессами на основе распределенной интегрированной среды моделирования
Узенгер Алексей Андреевич
Структурное моделирование и оптимальное управление температурными режимами жидкого металла в газовых отражательных печах для плавления алюминиевых сплавов
Хэ Хуаньван
Регуляторы с комбинированной защитой от насыщения для непрерывных технологических процессов в режимах их эксплуатации, близких к предельным
Михеев Евгений Александрович
Научно-методические основы моделирования информационных процессов для обеспечения подготовки специалистов по управлению многоуровневыми производственными системами
Быков Сергей Юрьевич
Повышение точности сверления отверстий на основе моделирования и управления траекториями формообразования
Балабанов Игорь Петрович
Автоматизированная система управления формообразованием на основе моделирования процесса формирования отклонений комплекса показателей точности : На примере токарных операций
Искра Дмитрий Евгеньевич
Повышение эффективности обработки деталей на основе моделирования и управления движениями формообразования
Балдин Александр Викторович
Научные основы автоматизации и моделирования процессов управления на основе гибридных систем поддержки принятия решений с открытой структурой
Казанский Алексей Георгиевич
Автоматизация подготовки специалистов по транспортной логистике на основе математического моделирования условий перевозок

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net