Исследование параметров тяговой сети электровозов горнодобывающих предприятий

На современном витке индустриального и энергетического развития наблюдается рост угледобычи, минеральных и рудных ископаемых. Большую долю в объеме перевозок полезных ископаемых составляют грузоперевозки железнодорожным транспортом, которые на горнодобывающих предприятиях растут из года в год. На крупных горно-обогатительных комбинатах в настоящее время перевозится до нескольких десятков миллионов тонн вскрышных пород. Развитие электрификации и активное внедрение электрической тяги стали приоритетными направлениями в развитии железнодорожного транспорта горнодобывающих предприятий. В данной работе предлагается имитационная модель тяговой сети горнодобывающих предприятий для изучения ее переходных режимов работы. Модель была верифицирована на основе изменения амплитуды фидерных токов тяговых подстанций в течение времени. Используя эту модель, можно исследовать режимы работы тяговой сети при запуске поезда, коротком замыкании и переходе через секционный изолятор тяговой сети. Это позволяет корректировать настройки токово-импульсных защит для улучшения надежности электроснабжения тяговой сети горнодобывающих предприятий при изменении ее параметров, режимов движения и в аварийных ситуациях. Результаты вычислений модели согласуются с реальными данными. Определение точных значений настроек должно быть основано на предварительных аналитических расчетах и уточнено с помощью математического моделирования. При этом необходимо разработать набор защитных характеристик для выключателя или реле РДШ-II с учетом параметров тяговой сети. Результаты имитационного моделирования сравнимы с осциллограммами цифровых терминалов, что свидетельствует об адекватности имитационной модели.

Кузнецов С. М., Сингизин И. И., Борзенков А. Н., Рожкова М. В., Андрияшин С. Н. Исследование параметров тяговой сети электровозов горнодобывающих предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 10-1. — С. 127—140. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_101_0_127.

Кузнецов Сергей Михайлович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: kuzneczov@corp. nstu.ru, Scopus AuthorID: 56903646200, РИНЦ AutorId: 176808, профессор кафедры
«Электротехнических комплексов»;
Сингизин Игорь Иванович¹ — ассистент, e-mail: singizin@corp.nstu.ru, ORCID: 00000003-1135-4309;
Борзенков Алексей Николаевич¹ — младший научный сотрудник , e-mail: a_h.79@ mail.ru;
Рожкова Марина Викторовна¹ — старший преподаватель, e-mail: rozhkova@corp. nstu.ru, Scopus AuthorID: 57190135419, ResearcherID: HHM-9697−2022, РИНЦ AutorId: 421705, ORCID: 0000-0001-5039-2039;
Сергей Николаевич Андрияшин¹ — ассистент, e-mail: andriyashin.2014@corp.nstu.ru, ORCID ID: 0000-0003-1575-8933;
¹ Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия.

Кузнецов Сергей Михайлович, e-mail: kuzneczov@corp. nstu.ru

1. Bo-Chih Peng, Nanming Chen. Energy Saving Strategies in Mass Rapid Transit Systems / 2014 International Conference on Connected Vehicles and Expo (ICCVE). 2014. pp. 272−277. DOI: 10.1109/ICCVE.2014.27.

2. Khalikov I. H., Kukartsev V. A., Kukartsev V. V., Tynchenk, V. S., Tynchenko Y. A., Qi, M. Review of Methods for Improving the Energy Efficiency of Electrified Ground Transport by Optimizing Battery Consumption. Energies 2023, 16, 729. doi: 10.3390/en16020729

3. Kondratiev V. V., Klyuev R. V., Karlina A. I. Improvement of Hybrid Electrode Material Synthesis for Energy Accumulators Based on Carbon Nanotubes and Porous Structures. Micromachines 2023, 14, 1288. DOI: 10.3390/mi14071288.

4. Yuriy Konovalov, Anton Vaygachev and Maksim Velichko. Electric drive development trends at informatization of the company // Modern Technologies and Scientific and Technological Progress, 2020, Vol. 2020, № 1, P. 201. DOI: 10.36629/2686-9896-2020-1-201−202.

5. Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Qi M. Mathematical Modeling of the State of the Battery of Cargo Electric Vehicles. Mathematics. 2023, 11, 536. https://doi.org/10.3390/ math11030536.

6. Vasilii Zakaryukin, Andrey Kryukov, Aleksandr Cherepanov. Intelligent Traction Power Supply System // International Scientific Conference Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport EMMFT 2017, Advances in Intelligent Systems and Computing. 692, pp. 91−99, DOI: 0.1007/978−3-319−70987−1_10.

7. Демиденко И. С. Повышение эффективности защиты тяговой сети постоянного тока: автореферат дис. канд. тех. наук: 05.09.03 / Новосиб. гос. техн. ун-т. — Новосибирск, 2013. — 19 с.

8. Zagorodnii N. A., Efremenkov E. A., Qi M. Mathematical Analysis of the Reliability of Modern Trolleybuses and Electric Buses. Mathematics 2023, 11, 3260. DOI: 0.3390/ math11153260.

9. Shang Jing & Zhang Jie & Zhang Zhixue. Optimizational Mathematical Modeling Methods of DC Traction Power Supply System for Urban Mass Transit. Mathematical Problems in Engineering. 2018. 1−9. DOI: 10.1155/2018/3084184.

10. Дробов А. В., Галушко В. Н. Оценка применения релейной защиты и автоматики тяговых подстанций метрополитена на основе системы мониторинга SMTN-3. Изд-во Агротехника и энергообеспечение. г. Гомель, Беларуссия. — 2020. — № 1 (26). С. 30−32.

11. Аржанников Б. А., Бадер М. П., Бурков А. Т., Котельников А. В., Набойченко И. О. Совершенствование основных требований к системе и устройствам тягового электроснабжения постоянного тока // Электротехника. 2016. — №9. С. 51 — 57.

12. Shchurov N. I., Dedov S. I., Malozyomov B. V., Shtang A. A., Martyushev N. V., Klyuev R. V., Andriashin S. N. Degradation of Lithium-Ion Batteries in an Electric Transport Complex. Energies. 2021, 14, 8072. https://doi.org/10.3390/en14238072.

13. Malozyomov B. V., Martyushev N. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A. Mathematical Modeling of Mechanical Forces and Power Balance in Electromechanical Energy Converter. Mathematics. 2023, 11, 2394. DOI: 10.3390/math11102394.

14. Щуров Н. И., Мятеж С. В., Штанг А. А. Определение реактивной мощности в сети тяговых подстанций шахтных электровозов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12–2. — С. 284—300. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2022_122_0_284.

15. Shchurov N. I., Myatezh S. V., Malozyomov B. V., Shtang A. A., Martyushev N. V., Klyuev R. V., Dedov S. I. Determination of Inactive Powers in a Single-Phase AC Network. Energies. 2021, 14, 4814. DOI: 10.3390/en14164814.

16. Щуров Н. И., Мятеж С. В., Малоземов Б. В. Анализ и расчет неактивной мощности в сети питания электропотребителей рудничного транспорта // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12−2. — С. 270—283. DOI: 10.25 018/0236_1493_2022_122_0_270.

17. Kukartsev V. A., Kukartsev V. V., Tynchenko S. V., Klyuev R. V., Zagorodnii N. A., Tynchenko Y. A. Study of Supercapacitors Built in the Start-Up System of the Main Diesel Locomotive. Energies. 2023, 16, 3909. DOI: 10.3390/en16093909.

18. Kuznetsov S. M., Latyshev R. N., Abramov E. Yu. and Borzenkov A. N. An Investigation of the Traction-Network Parameters of an Electric Locomotive with a Short Circuit // Russian Electrical Engineering, 2023, Volume 94, Number 5, Page 345. DOI: 10.3103/ S1068371223050097.

19. Yuriy Konovalov, Vladislav Baranov and Roman Istratov. Modernization of electric drive in electricity // Modern Technologies and Scientific and Technological Progress, 2020, Vol. 2020, № 1, P. 199. DOI: 10.36629/2686-9896-2020-1-199−200.

20. Buyakova N., Zakaryukin V., Kryukov A., Nguyen T., Voropai N., Senderov S., Michalevich A. and Guliev H. Electromagnetic safety enhancing in railway electric supply systems // E3S Web of Conferences, 2018, Vol. 58, P. 03003. DOI: 10.1051/ e3sconf/20185803003.

21. Martyushev N. V., Malozyomov B. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Qi M. Review Models and Methods for Determining and Predicting the Reliability of Technical Systems and Transport. Mathematics. 2023, 11, 3317. DOI: 10.3390/ math11153317.