Принцип створення “розумного лічильника електроенергії” в електрогягових мережах зі стохастичними електромагнітними процесами

1
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
2
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
3
Національний університет «Львівська політехніка»

Напруга і струм в тягових мережах систем електричного транспорту постійного струму є різкозмінними випадковими (стохастичними) процесами. Внаслідок цього електронні та гібридні лічильники, які застосовуються в таких системах вимірюють електроенергію з великою відносною похибкою, що істотно перевищує їх клас точності. У даній роботі на основі кореляційної теорії випадкових процесів запропоновано принцип розробки смарт-лічильників обліку електроенергії, яка передається по тяговій мережі від тягових підстанцій до електрорухомого складу. В основі принципу лежить робота лічильника в режимі реального часу при здійсненні ним моніторингу не безлічі реалізацій випадкових процесів напруги і струму, а їх детермінованих характеристик - тимчасових функцій математичних очікувань і дисперсій. Експериментальне забезпечення запропонованого принципу продемонстровано на прикладі реєстрації та обробки реалізацій випадкових процесів напруги і струму, отриманих в умовах реальної експлуатації на ділянці (в фідерної зоні) А-В Придніпровської залізниці України. Отримані для активної і реактивної енергій розрахункові співвідношення, як основа принципу розробки «розумного лічильника», застосовні не тільки для тягових електромереж, а й для електричних мереж зовнішнього електропостачання систем електричної тяги постійного струму.

  1. Smart meters: saving energy into the future https://energysavingtrust.org.uk/smart-meters-saving-energy-future/
  2. D. O. Bosiy and O. M. Sinyogina, “Accounting of the electric power by modern electronic meters under condition of harmonic disturbances”, Electricity transport, no.7, pp. 98-105, 2014 . (in Ukr)
  3.  V.S. Skryabinsky, D. V. Sotnikov, and Yu. B. Manusov, Features of energy accounting at traction railway substations, Kiev: IED, 1978 .-- 28 p. - (Preprint - 170 ISDAN Ukrainian SSR) (in Russian).
  4. V. V. Kiselev and I. S. Ponomarenko,”Influence of non-sinusoidal voltage and current on the readings of electronic electricity meters”, Prom. Energy, no. 2, pp. 40-45. 2004.(in Russian)
  5. A.L. Gurtovtsev, “On the total limiting and real errors of electronic electric meters”, Electricity. no. 7, pp. 16-23, 2007..(in Russian)
  6. S.P .Denisyuk and V.O. Kravtsov, “Evaluation of measuring accuracy of power components in systems with electric power conveters”, "PSE-2008", Part 1, pp. 61-66, 2008. (in Ukr)
  7. C. Budeanu, “Problem de la presence der puissance's reactive dans les installation de production et distribution d'energie”, Rap. Et. Discuss Sar la puissance reactive, 1929, Pt. - 3-P. 117-218.
  8. S .Fryze, Wirk, Blind- und- Scheinleisteng in Elektrisch Stromkreisen mit nicht-sinsformigen Verlauf von Strom und Spannung / ETZ. – Bd.53, 1932.
  9. V. E. Tonkal, A. V. Novoseltsev, S. P. Denisyuk and others, Energy balance in electrical circuits,  K .: Nauk. Dumka, p. 312, 1992.(in Russian)
  10. K.S. Demirchyan, “Reactive power for the case of non-sinusoidal functions”, Izv. RAS. Energy, no. 1, pp.3-18, 1992. (in Russian)
  11. Yu. L. Saunko, Reactive pushing in power supply systems with non-linear loading: Dissertation thesis for D.Sc degree on specialty 09.05.05 "Theoretical electrical engineering", Lviv, 36 p., 2003. (in Ukr)
  12. L .Czarnecki, “On some misinterpretations of the instantaneous reactive power pq theory”, IEEE Trans. on Power Electronics, vol.19, no. 3, pp. 828-836, 2004.
    https://doi.org/10.1109/TPEL.2004.826500
  13. I.F Domnin, G.G. Zhemerov, D.S. Krylov et al., Modern theories of power and their use in converter systems of electronics, Tekhnichna elektrodynamika. That. vip., part 1, pp. 80-91, 2004.(in Russian)
  14. H. Akagi et al., “Instantaneous power theory applications to conditioning”, Willey-IEEE Press, 2007, 379p, ISBN 978-0-470-10761-4.
  15. R. Herrera et al ., Present point of view about the instantaneous power theory IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 2, Iss. 5, pp. 484-495, 2009.
    https://doi.org/10.1049/iet-pel.2008.0067
  16. A. Szelag, M. Kostin, and A. Nikitenko, “Losses of Recovered Electric Energy in the Elements of a DC Electric Transport System”, Power Electronics, IEEE, pp. 412-418, 2016.
    https://doi.org/10.1109/EPEPEMC.2016.7752033
  17. A. V. Nikitenko and M. O. Kostin, Korelyatsiy-dispersed method of determining the storage capacity in the annexes of electric transport, Science and Progress of Transport. Dnipropetrovsk National University of Retail Transport. No.2, (in Ukrainian) p. 64-73. 2013. http://nbuv.gov.ua/UJRN/vdnuzt_2013_2_9
    https://doi.org/10.15802/stp2013/9787
  18. I. S. Gonorovskiy, Radio circuits and signals, - M .: Sov. radio, p. 608, 1977 . (in Russian)
  19. V. S. Pugachev, Theory of random functions and its application to problems of automatic control. - M .: Gostekhizdat, p.659, 1962.(in Russian)
  20. A. A. Sveshnikov, Applied methods of the theory of random functions, Moscow: Nauka, p. 463, 1968. (in Russian)