0... 200 А діючого значення. Напруга на лічильник надходило з атестованого дільника напруги.

Другий лічильник також вимірював первинний струм секції власним датчиком струму. При цьому на вхід напруги подавалася напруга з вільної частини вторинної обмотки трансформатора (а5 - х), що використається для збільшення напруги власних потреб в аварійних випадках при зниженні напруги контактної мережі нижче рівня 19 кв. У штатному режимі ця частина вторинної обмотки не навантажена струмом власних потреб. При напрузі контактної мережі 25 кв напруга холостого ходу на цьому виході трансформатора становить 232 В діючої напруги.

Третій прилад був підключений паралельно штатному лічильнику локомотива. Як датчик первинного струму використали електропойздом датчик струму ТКЛП-0,66-300/5ХЛ2. Струмовий вхід лічильника «ABB» був установлений послідовно зі струмовим входом штатного лічильника Ф442. Вхід напруги приладу «ABB» був підключений до виходу штатної вторинної обмотки (а3 - х), аналогічно штатному пристрою. Досвідчені поїздки проводили у Науково-іспитовому центрі Вниижта, один зі шляхів якого містить майже кілометрова ділянка з підйомом 11 %).

У результаті досліджень у робочих діапазонах швидкостей і струмів отримані наступні результати. Основними джерелами систематичної погрішності при існуючій схемі виміру є:

• фазове зрушення між напругами U₂ і U₁, обумовлений індуктивністю трансформатора й змінною індуктивністю навантаження (змінний коефіцієнт трансформації при переході з позиції на позицію, ослаблення поля, косі позиції;

• зміна напруги на вторинних обмотках залежно від тягового струму.

Різниця активних потужностей при вимірі напруги до й після силового трансформатора істотно залежить від позиції контролера. Як треба з даних, отриманих на ходових позиціях (5, 9, 13, 17, 21, 25), різниця активних потужностей менше, ніж на перехідних позиціях (3,7,11, 15, 19, 23) у середньому на 3 %. Таким чином, при вимірі напруги на вторинній стороні трансформатора також відбувається заниження витрати.

При цьому реєстрація первинної витрати дозволяє оцінювати вибір машиністом позиції. Крім того, згадана різниця залежить і від щабля ослаблення поля, однак перебуває на рівні систематичної складової. При шунтуванні обмоток збудження активними опорами змінюється співвідношення активного й реактивної складового комплексного опору навантаження.

Подібне також приводить до відмінностей розподілу активної й реактивної складових при визначенні активної потужності в ході виміру напруги до й після силового трансформатора. Це обставина також свідчить про наявність фазового зрушення між первинною й вторинною напругами.

Чи можна скорегувати вплив перерахованих джерел систематичної погрішності за рахунок коефіцієнтів, що зв'язують первинне й вторинне напруги. Проаналізувавши експериментальні дані, можна затверджувати, що різниця повних потужностей, певних по первинному струмі й напругам, обмірюваним до й після тягового трансформатора, залежить від тягового струму. Вона не перевищує 4 % номінальної годинної потужності секції електропойзда ЕР9. Розкид поля визначається точністю вимірювальних каналів. Довірчий інтервал з імовірністю 0,95 становить ±1,5 %.

Величина заниження витрати активної енергії при існуючій схемі виміру стосовно до електропойзда ЕР9 у залежності від режиму може досягати 12 % годинного значення (на максимальних рівнях первинного струму). Слід зазначити, що довірчий інтервал при ймовірності 0,95 досягає ±4 %.

При незначній різниці даних про повну потужність U Упри вимірі напруги до й після силового трансформатора різниця активної потужності істотна. Як показують експерименти, вона залежить від наступних факторів:

• позиції контролера машиніста;

• позиції ослаблення поля тягових двигунів;

• рівня струму;

• теплових режимів тягового встаткування;

• перехідних режимів при комутації силових ланцюгів;

• боксованяя колісних пар;

• розкиду характеристик тягових двигунів;

• розкиду характеристик трансформатора й реактора.

Прямий вимір первинної витрати енергії дозволяє оцінити всі наведені вище параметри й зменшити перевитрата енергії за рахунок контролю дій машиніста.

Основними джерелами погрішності при вимірі витрати на електровозах змінного струму шляхом виміру первинного струму й вторинної напруги є фазове зрушення вторинної напруги щодо первинного й зменшення вторинної напруги від тягового струму, що приводить до заниження величини витрати активної енергії.

У випадку вимірів напруги на вторинній стороні при близьких величинах по сповненої енергії сполучення активної й реактивної складових перерозподіляється. При цьому зменшується активна складова й збільшується реактивна, що підтверджує зрушення фази вторинної напруги щодо первинного за рахунок індуктивності трансформатора й навантаження.

Сумарна помилка при вимірі на вторинній стороні може досягати 12 %. Величина помилки на перехідних позиціях у порівнянні з ходовими досягає 3 %. Це відхилення не реєструється лічильником при фіксуванні напруги на вторинній стороні. Таким чином, при визначенні витрати на первинній стороні можна контролювати дії машиніста й заощаджувати електроенергію.

При контролі напруги на вторинній стороні помилка залежить також і від ступеня ослаблення поля тягових двигунів. Коефіцієнт передачі по каналі виміру напруги на вторинній стороні не постійний і залежить від великої кількості факторів.

Ступінь впливу деяких з них також не постійна (наприклад, залежність від температури тягового встаткування). Тому спроба компенсувати його константою або кореляційною залежністю від великої кількості факторів приводить до зниження точності до величин, неприпустимих за умовами завдання.

Зараз розроблена апаратури для прямого виміру витрати енергії на первинній стороні трансформатора з погрішністю 1,3 %. Результати проведених досліджень дозволяють створити сімейство вимірників витрати електроенергії на електропоїздах змінного струму, призначених для оцінки економії при впровадженні енергозберігаючих технологій і діагностики стану тягового встаткування.

Автоматизована система обліку електроенергії (АСОЕ), впроваджувана на залізницях, замислювався як засіб удосконалювання розрахунків з енергосистемами. Хід реформування, створення ринку електроенергії показують, що надії на швидкий і надійний ефект від раціонального контролю енергії як ринкового товару поки не виправдуються.

Однак не менш вагомий виграш від використання АСОЕ на транспорті може бути отриманий, у першу чергу, в електричній тязі. Він обумовлений наявністю великого потенціалу економії енергії й способів його реалізації. Існуюча система АСОЕ служить важливим елементом цього процесу, забезпечуючи моніторинг витрати енергії.

Передача даних про витрату в реальному часі структурам, що оперативно управляють перевізним процесом, дозволяє оптимізувати електропостачання.

На відміну від комерційного обліку в умовах ринку, де важливі обсяги енергії як такі, основним показником ефективності використання енергоресурсів є кількість енергії, витрачена на одиницю продукції (питоме енергоспоживання). На залізничному транспорті за одиницю продукції прийнято вважати тонно-кілометр (т км) брутто. Показником енергоефективності служить питома витрата електроенергії на тягу поїздів, що визначається відношенням показника витрати до обсягу перевезень, вираженому в т/км.

На базі АСОЕ створений досвідчений зразок автоматизованої інформаційної системи (АІС) «Ресурс-Е» для поточного контролю питомої витрати. Крім виміру витрати енергії в електротязі, система може визначати тонно-кілометрову роботу. Зазначена АІС працює в реальному часі з інтервалами відновлення інформації 3,6 або 12 год. Значення інтервалів відповідають періодам звітності й планування, прийнятим у системі оперативного, керування перевезеннями. Є можливість зменшення інтервалу до 1 ч, що знадобиться при впровадженні перспективної АІУ перевізним процесом.

Слід зазначити, що в АСОЕ оптового ринку електроенергії також передбачається інтервал інтегрування (дискретність обліку), рівний 1 ч. Однак надавати інформацію в розрахункові центри в такому ж темпі не потрібно. Весь обсяг даних за минулу добу повинен надходити у фінансово-розрахункову систему оптового ринку до 14 - 15 ч наступної доби.

Вимоги доставки інформації від АСОЕ споживачів операторам розрахункових центрів у реальному часі, які втримуються в регламентуючих документах організаторів ринку, не мають відносини до формування ціни енергії. Дані реального часу необхідні для диспетчерського керування елементами об'єднаної енергосистеми країни. Пред'явлення необґрунтованих вимог до АСОЕ споживачів, на виконання яких потрібні більші витрати засобів і ресурсів зв'язку, визнано неприпустимим.

Архітектура АСОЕ електротяги, орієнтованої на оперативне керування енергоспоживанням, відрізняється від архітектури системи для комерційних розрахунків. Стандартним сектором збору первинної інформації в АСОЕ служать тягові підстанції, що забезпечують тягу в границях кола диспетчерського керування (рисунок 3.6,а). У-центрі обробки формуються інтегральні показники витрати енергії, що відповідають, зазначеним технологічним ділянкам. В архітектурі АСОЕ комерційного призначення стандартним сектором збору служать підстанції, які підключені до мереж одного постачальника - ОО «Енерго» (рисунок 3.6, б).

а-система технологічного обліку; б-система комерческого обліку

Рисунок. 3.6 - Архітектура автоматизированной системи обліку електроенергії:

Состав і функції центрів збору й обробки даних АСОЕ визначаються специфікою одержувачів інформації й можливостями мережі зв'язку. Завдання як оперативного контролю витрати енергії в перевізному процесі, так і обліку в комерційних розрахунках за спожитий ресурс вирішуються сьогодні й імовірно, будуть вирішуватися в доступному для огляду в майбутньому на регіональному рівні.

Відповідно, центр збору-обробки даних про електроспоживання повинен бути на рівні адміністрації дороги. Збір-обробка інформації на дільничному рівні стає непотрібною. Таким чином, АСОЕ тягового електропостачання повинна бути дворівневої. Перший рівень охоплює комплекси на підстанціях, другий представлений серверами дорожнього рівня (рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 - Архітектура АСОЕ тягового електропостачання

Інформацію, необхідну для функціонування оптового ринку електроенергії, доцільно передавати регіональним філіям адміністратора торговельної системи із серверів відповідних доріг. У принципі, можна надати доступ організатора оптового ринку до розрахункових лічильників на тягових підстанціях по виділеному каналі мережі зв'язку.

Організація видачі даних у торговельну систему на регіональному рівні виключає необхідність витрати чималих телекомунікаційних і обчислювальних ресурсів господарства СЦБ на централізацію більших масивів даних. Контрольні показники споживання енергії можуть збиратися галузевими підприємствами «Енергосбуд» з використанням електронної пошти. Інтегральні показники споживання, вироблювані в серверах дорожнього рівня, передаються по системі передачі даних у центр. Вони служать, головним чином, для планування й контролю електропосточання в масштабі мережі доріг.

Мережа зв'язку, по якій збирають дані з вимірювальних комплексів тягових підстанцій, у цей час використовують на різних ділянках доріг аналогові канали сегмента «Оперативно-технологічний зв'язок» або канали, виділені для телемеханіки. При такій побудові зв'язку важко домогтися централізації даних у дорожньому сервері без проміжних вузлів отделенческого рівня.

Поява цифрової системи, що використає волоконно-опттичні лінії зв'язку, дозволяє довести основний цифровий канал (64 кбіт/с) до кожної підстанції. Вимірювальні комплекси на тягових підстанціях запитується послідовно в інтерактивному режимі. Отже, для опитування всіх підстанцій дороги (ділянки дороги) досить мати один основний канал цифрової мережі (ОЦК). Дійсно, при максимальному обсязі одного сеансу знімання даних з тягової підстанції, що не перевищує 1 кбайт, в 30-хвилинному циклі (у майбутньому) можна опитати по одному каналі до 200 підстанцій.

Очікується, що в офіційних нормативних документах по АСОЕ оптового ринку з'явиться вимога надання окремого каналу для комерційного обліку. У цьому випадку в системі зв'язку виділять два канали: один для даних технологічного, другий - комерційного обліку обсягів електроенергії. Варто помітити, що останній буде завантажений слабко, тому що добовий трафик у ньому не перевищить 20 - 50 кбайт при зборі даних із всіх лічильників тягових підстанцій дороги.

Очевидно, оренду такого виділеного каналу повинні спільно оплачувати обоє суб'єкта оптового ринку електроенергії - покупець (дорога) і продавець (виробник енергії).

На сьогоднішній день для доріг важливо організувати автоматизований облік електроенергії, щоб забезпечити її раціональна витрата, у першу чергу, на тягу поїздів. Функції АСОЕ оптового ринку, що несуттєво видозмінюють систему, будуть уводитися в міру розвитку ринкових відносин, після появи чітких загальнообов'язкових технічних вимог до комерційного обліку.

АСОЕ в електричній тязі поїздів повинна бути пов'язана із системою збору-обробки даних про обсяг виконаної перевізної роботи, що дозволить надавати користувачам стандартні показники питомої витрати енергії на тягу. Архітектура базового дорожнього сегмента АСОЕ повинна бути дворівневої. Збір даних із всіх тягових підстанцій дороги здійснюється за допомогою одного основного (64 кбіт/с) цифрового каналу. При виникненні необхідності прямої передачі даних із приладів обліку електроенергії операторові торговельної системи в мережі зв'язку виділяється ще один ОЦК [ 5 ].