Studying of the Power Modes in the Traction Line for Ensuring the High-speed Traffic

The object of research is the power regimes in traction power systems for both centralized and distributed power when introducing high-speed traffic. The introduction of high-speed traffic on electrified railways of Ukraine has begun a number of restrictions in the applied system of traction power supply of centralized power supply. These include not only the impossibility of providing the necessary voltage level of 2.9 kV, but also the low efficiency of the aggregate power of traction substations. In this case, the applied traction power system does not allow to provide the necessary level of specific power in the traction network. Applicable technical means and measures to strengthen the traction network do not allow, in most cases, to provide regulatory requirements for the organization of high-speed traffic.An analysis of modern research shows that overcoming these disadvantages is possible due to the application of a distributed power supply system to the traction network. To date, sufficient options have been developed for constructing such systems, but in this paper, as an alternative, a system was considered with the distribution of the aggregate power available in the system of centralized power in the inter-substation zone. At the same time it was reasonable to reduce the power of the traction substation to the level of 10 MW.During the study of power regimes in comparable traction power systems, the results of experimental studies and simulation modeling of the operating modes of the comparable systems were used. Calculations were taken into account not only the specifics of the traction load, but also its impact on the load capacity of the contact suspension. As a result of this approach, it has been shown that the distributed traction power system allows to fulfill the regulatory requirements for providing high-speed traffic. With its application, the consumption of electric energy for traction of trains is reduced by 40 %, the specific power of traction network increases by 90 %, and the load factor of traction substations – by 60 %.The proposed innovative approach to providing the necessary power mode in the traction line for the organization of high-speed traffic allows to preserve the existing infrastructure on existing electrified section of direct current. This approach allows the application of various types of electric rolling stock and provides the required capacity of the railways

Аналіз резервів енергозбереження при впровадженні системи рекуперації енергії на поїздах Дніпропетровського метрополітену

Анализ резервов энергосбережения при внедрении системы рекуперации энергии на поездах Днепропетровского метрополитена: [препринт] / В. Г. Кузнецов, О. И. Саблин, П. В. Губский, Е. Г. Колыхаев // Гірнича електромеханіка та автоматика : наук.-техн. зб. Нац. гірничого ун-ту. — Дніпропетровськ, 2015. — № 95. — С. 68—73.RU: Цель. Теоретическая и экспериментальная оценка резервов энергосбережения при использовании режима рекуперации энергии в условиях Днепропетровского метрополитена. Методы исследований. Оценка резервов энергосбережения выполнена экспериментально по уровню генерированной энергии в режиме реостатного торможения по отношению к расходу энергии на тягу. Результаты. В условиях Днепропетровского метрополитена существует резерв энергосбережения при использовании рекуперации электроэнергии, составляющий соответственно 14...34 % в прямом (на эквивалентном подъеме 8 ‰) и 38...52 % в обратном (на соответствующем спуске) направлениях. Научная новизна и практическая ценность. Установленные количественные и качественные показатели режимов рекуперации энергии поездов метрополитена могут быть использованы при выборе рациональных мероприятий по эффективному использованию энергии торможения поездов.UK: Мета. Теоретична і експериментальна оцінка резервів енергозбереження при використанні режиму рекуперації енергії в умовах Дніпропетровського метрополітену. Методи досліджень. Оцінка резервів енергозбереження виконана експериментально за рівнем генерованої енергії у режимі реостатного гальмування по відношенню до витрати енергії на тягу. Результати. В умовах Дніпропетровського метрополітену існує резерв енергозбереження при використанні рекуперації електроенергії, що становить відповідно 14...34 % в прямому (на еквівалентному підйомі 8 ‰) і 38...52 % у зворотному (на відповідному узвозі) напрямках. Наукова новизна і практична цінність. Встановлені кількісні та якісні показники режимів рекуперації енергії поїздів метрополітену можуть бути використані при виборі раціональних заходів щодо ефективного використання енергії гальмування поїздів.EN: Goal. Theoretical and experimental evaluation of reserves of energy saving when using energy recovery in terms of Dnipropetrovsk metro. Research methods. Evaluation of reserves of energy saving is carried out experimentally on the level of energy generated in the dynamic braking mode to the energy consumption for traction. Results. In terms of the Dnipropetrovsk metro, there is a reserve of energy saving when using the regeneration energy gap of, respectively, 14...34 % direct (in equivalent t-EME 8 ‰) and 38...52 % return (in the appropriate descending) directions. Scientific novelty and practical value. Established quantitative and qualitative indicators of energy recovery of metro trains can be used for selecting rational actions on the efficient use of braking energy of trains

Research the Voltage Mode of System DC Traction Power Supply

Дослідження режимів напруги в системі тягового електропостачання постійного струму / В. Г. Сиченко, Є. М. Косарєв, П. В. Губський [та ін.] // Електрифікація транспорту. — 2016. — № 11. — С. 61—70.UK: Режим напруги в тяговій мережі залежить від багатьох факторів та визначає експлуатаційні характеристики електрифікованої ділянки. Проведеними експериментальними дослідженнями встановлено, що рівні напруги, як на шинах тягових підстанцій, так і на струмоприймачах електровозів, коливаються в значних межах і перевищують нормовані показники, встановлені для швидкісного руху. Для підвищення енергетичної ефективності функціонування системи тягового електропостачання постійного струму при швидкісному русі та зменшення коливань напруги авторами запропоновано застосування у розподіленій системі живлення тягової мережі батарейних систем накопичення електричної енергії, побудованих на сучасних літієвих батареях.RU: Режим напряжения в тяговой сети зависит от многих факторов и определяет эксплуатационные характеристики электрифицированого участка. Проведенными экспериментальными исследованиями установлено, что уровни напряжения, как на шинах тяговых подстанций, так и на токоприемниках электровозов, колеблются в значительных пределах и превышают нормированные показатели, установленные для скоростного движения. Для повышения энергетической эффективности функционирования системы тягового электроснабжения постоянного тока при скоростном движении и уменьшения колебаний напряжения авторами предложено применение в распределенной системе питания тяговой сети батарейных систем накопления электрической энергии, построенных на современных литиевых батареях.EN: The voltage mode of traction network depends on many factors and determines the operating characteristics of electrified section. Experimental studies have established that the voltage levels as on buses of traction substations, and on the current collectors of electric locomotives, vary considerably and exceed the normalized indicators established for high-speed traffic. To improve the energy efficiency of the system, the traction power direct current at high-speed motion and reduce the voltage fluctuations, the authors propose the use in a distributed power supply system traction network battery systems store electrical energy built on the modern lithium batteries.Харківський політехнічний інститут, Харкі

The Efficiency of Recuperation the Electric Power in Electric Transport System with Inverter DC Traction Substations

Ефективність рекуперації електроенергії в системі електротранспорту з інверторними тяговими підстанціями постійного струму / О. І. Саблін, Д. О. Босий, В. Г. Кузнецов, М. О. Баб’як [и др.] // Вісник Вінницького політехнічного інституту. — 2016. — № 2. — С. 73—79.UK: Подані результати експериментального дослідження ефективності роботи інверторних підстанцій системи тягового електропостачання постійного струму в режимі рекуперації енергії. Встановлено, що інвертування надлишкової енергії рекуперації поїздів не забезпечує її оптимального розподілення та належного режиму напруги в тяговій мережі, що потребує розробки відповідних організаційних та технічних заходів з боку організації руху поїздів та тягового електропостачання. Показники якості енергії рекуперації на приєднаннях 35 кВ тягових підстанцій знаходяться в області гранично-допустимих значень, встановлених стандартом.RU: Приведены результаты экспериментального исследования эффективности работы инверторных подстанций системы тягового электроснабжения постоянного тока в режиме рекуперации энергии. Установлено, что инвертирование избыточной энергии рекуперации поездов не обеспечивает ее оптимальное распределение и надлежащий режим напряжения в тяговой сети, что требует разработки соответствующих организационных и технических мероприятий со стороны организации движения поездов и тягового электроснабжения. Показатели качества энергии рекуперации на присоединениях 35 кВ тяговых подстанций находятся в области предельно допустимых значений, установленных стандартом.EN: There have been presented the results of experimental study of the performance of inverter substations of electric traction system of direct current in the mode of recuperation. There has been found that inversion aimed to excess energy recovery of trains does not provide optimal distribution and proper mode voltage in the traction network, which requires the development of appropriate organizational and technical measures for the organization of train movement and traction power supply. Quality indicators of energy recovery at the connectors 35 kV traction substations are within the scope of maximum permissible values established by the standard