DOI: https://doi.org/10.15802/ecsrt2016/105380

Розвиток теорії спектрів стохастичних процесів напруг та струмів електротранспортних систем

M. O. Kostin, O. G. Sheykina

Анотація


Аналіз електромагнітної сумісності електротранспортних систем, а також розв’язування ряду задач електроенергетики неможливі без спектрального аналізу їх тягових напруг та струмів, які є стохастичними процесами. Однак існуючі поняття та методи аналізу не дозволяють повною мірою й для усіх режимів здійснювати оцінку спектрів реальних часових залежностей напруг та струмів. Зокрема, вони не враховують, що тягово-рекуперативний струм є імпульсною випадковою послідовністю і що напруга та струм мають кінцеву тривалість й тим самим некоректне інтегрування від  до  у формулі Хінчина для спектральної густини.

В роботі для визначення спектрів стохастичних напруг та струмів уведено нові поняття: поняття поточного й миттєвого спектрів. Спектральні функції цих спектрів, оскільки вони є функціями частоти та часу, дозволяють здійснювати спектральний аналіз фронтів та спадів, а також коротких відрізків реалізацій напруг та струмів у перехідних режимах. З цією метою методом перетворення Фур’є одержані аналітичні співвідношення амплітуд та начальних фаз «к»-их гармонік. Виконано чисельні розрахунки спектрального складу випадкових процесів напруг на струмоприймачах й тягово-рекуперативних струмів електровозів ВЛ8 та ДЕ1, а також реостатних трамваїв. Реєстрацію необхідних часових залежностей напруг та струмів здійснювали в реальних умовах експлуатації на діючих ділянках Придніпровської залізниці й на маршрутах м. Дніпропетровська. Для порівняльного аналізу визначали поточні й миттєві спектри, а також спектри повних реалізацій та «хвостів» кореляційних функцій напруг та струмів.

Встановлено, що в поточних спектрах фронтів (при пуску електрорухомого складу) та спадів (при вимиканні навантаження) тягових напруг та струмів містяться гармоніки, частота яких на два порядки перевищує частоту у спектрах повних реалізацій й «хвостів» кореляційних функцій, при одночасно більш (у 1,5…2,0 рази) високому рівні амплітуд гармонік. Миттєвий спектр відрізка тривалістю 60 с реалізацій напруги на струмоприймачі та струму складає 0,25…2,5 Гц при частоті 0,001…0,11 Гц спектрів повної реалізації й кореляційної функції та при одночасному збільшені на 10 В амплітуд гармонік.


Ключові слова


спектр, стохастичний процес, напруга, струм, поточний спектр, миттєвий спектр, частота гармонік, реалізація, кореляційна функція, електротранспорт

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Костін, М. О. Енергетичні спектри випадкових процесів тягових напруг і струмів електротранспорту / М. О. Костін // Электротехника и электроэнергетика. – 2015. – № 2/15. – С. 71–80.

Костін, М. О. Гармонійний аналіз напруги і струму та енергетичні показники лінії зовнішнього електропостачання / М. О. Костін, О. Г. Шейкіна // Електромагнітна суміс-ність та безпека на залізничному транспорті. – 2015. – № 9. –Д.: Вид-но ДНУЗТ, 2015. – С. 11–16.

Костин, Н. А. Развитие теории спектров в задачах анализа тягово-рекуперативного тока электроподвижного состава / Н. А. Костин // Тези VII Міжнародної наук.-практ. конф. «Безпека та електромагн. сумісність на залізн. тр ті», Розлуч. – Д.: ДІІТ. – 2016. – С. 38–39.

Михаліченко, П. Є. Гармонійний склад фідерних струмів при аварійних вимиканнях швидкодіючими вимикачами. Теоретичні передумови / П. Є. Михаліченко, М. О. Костін // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2015. – № 9. – С. 11–17.

Баланс энергий в электрических цепях / под редакцией В. Е. Тонкаль. – К.: Наук. думка, 1992. – 312 с.

Fryze S. Wirk, Blind- und Schein- leistung in elektrischen stromkreisen min nicghtsinusformigen Verlaf von Strom und Spannung / S. Fryze // Elektrotechn. Z. – 1932. – № 25. – S. 596 – 599; № 26. – S. 625–627; № 29. – S. 700–702.

Костин, Н. А. Реактивная мощность в устройствах систем электрической тяги / Н. А. Костин // Вісник ДНУЗТ. – 2010. – Вип. 34. – С. 73–76.

Akagi, H. Instantaneous power theory and applications to power conditioning / H. Akagi et al. Wiley-IEEE Press, 2007. – 379 p., ISBN: 978-0-470-10761-4.

Czarnecki, L. On some misinterpretations of the instantaneous reactive power p-q theory / L. Czarnecki // IEEE Trans. Power Electron. – 2004. – Vol. 19, Iss. 3. – PP. 828-836.

Herrera, R Present point of view about the instantaneous reactive power theory / R. Herrera et al. // IET Power Electron. 2009. – Vol. 2, Iss. 5. – PP. 484–495.

Щербак, Я. В. Подавлення неканонічних гармонік мережійних струмів тягового випрямляча за допомогою резонансних фільтрів / Я. В. Щербак, К. В. Ягуп // Технічна електродинаміка. Тем. вип. «ПСЕ – 2006». – 2006. – Ч. 5. – С. 91–93.

Ягуп, К. В. Подавлення неканонічних гармонік вхідних струмів тягової підстанцій: автореф. дис.… канд. техн. наук : 05.22.09 / К. В. Ягуп. – Харків, 2008. – 20 с.

Плахтій, О. А. Покращення електромагнітної сумісності перетворювачів тягових підстанцій постійного струму з живлячою та контактною мережами: автореф. дис…. канд. техн. наук: 05.09.12 / О. А. Плахтій. – Харків, 2016. – 20 с.

Шалимов, М. Г. Двенадцатипульсовые полупроводниковые выпрямители тягових подстанций / М. Г. Шалимов. – М.: Транспорт, 1990. – 127 с.

Пекер, Б. Н. Компенсація низькочастотних пульсацій вихідної напруги 6-пульсних керованих випрямлячів: автореф. дис. … канд. техн. наук / Б. Н. Пекер. – К., 2004. – 20 с.

Сиченко, В. Г. Розвиток наукових основ підвищення електромагнітної сумісності підсистем електричної тяги постійного струму залізничного транспорту: автореф. дис. … на здобуття наук. ступеня докт. техн. наук: спец. 05.22.09 «Електротранспорт» / В. Г. Сиченко. – Дніпропетровськ, 2011. – 39 с.

Саблин, О. И. Спектральный анализ слу-чайных функций тягового тока и напряжения на токоприемнике электроподвижного состава / О. И. Саблин // Вісник ДНУЗТ. – Д., 2007. – Вип. 15. – С. 41–47.

Петров, А. В. Методи спектрального аналізу випадкових технологічних коливань напруги та струму фідера ТП постійного струму / А. В. Петров // Вісник ДНУЗТ. – 2010. – Вип. 34. – С. 77–80.

Костін, М. О. Методи визначення потужностей в системах зі стохастичними електроенергетичними процесами / М. О. Костін // Технічна електродинаміка. Темат. випуск. ПСЕ. Частина 6, 2006. – С. 3–8.

Гоноровский, И. С. Радиотехнические цепи и сигналы / И. С. Гоноровский. – М.: Сов. радио, 1977. – 608 с.

Костін, М. О. Теоретичні основи електротехніки / М. О. Костін, О. Г. Шейкіна. – Д.: Вид во Дніпропетр. нац. ун т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2007. – Т. 2. – 276 с.




ISSN: 2223–5620 (Print)

ISSN: 2411–1554 (Online)