Розвиток теорії спектрів стохастичних процесів напруг та струмів електротранспортних систем

Автор(и)

  • M. O. Kostin Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Ukraine
  • O. G. Sheykina Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Ukraine

DOI:

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

Ключові слова:

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

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.

Біографії авторів

M. O. Kostin, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна

Костін Микола Олександрович

Каф. "Електротехніка та електромеханіка", д.т.н., професор

O. G. Sheykina, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна

Шейкіна Ольга Григоровна

Каф. "Електротехніка та електромеханіка", к.т.н., доцент

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.

##submission.downloads##

Опубліковано

2016-12-19

Як цитувати

Kostin, M. O., & Sheykina, O. G. (2016). Розвиток теорії спектрів стохастичних процесів напруг та струмів електротранспортних систем. Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті, (12). https://doi.org/10.15802/ecsrt2016/105380

Номер

Розділ

ЕЛЕКТРОМАГНІТНА СУМІСНІСТЬ НА ЗАЛІЗНИЧНОМУ ТРАНСПОРТІ