Simulation of operating modes of electric power storage devices in AC traction power supply systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim. Improving the efficiency of AC traction power supply systems. Solving challenges in testing technical and technological solutions using simulation modeling of their operating modes.

Methods and Materials. The research is based on a simulation model designed to test algorithms for regulating the operation of electric power storage devices within the traction power supply system. The tasks are solved using the following methods: system method, analytical method, and statistical modeling method.

Results. The proposed simulation model enabled the testing of an algorithm regulating an electric power storage device. The simulation provided results for active power regulation using the voltage levels in the contact network. The results included calculated oscillograms and voltages, along with their effective values for both charge and discharge modes.

Conclusion. The results obtained can be used to compare the effectiveness of different methods for regulating electric power storage devices in AC traction power supply systems.

About the authors

Elena I. Bakanova

Omsk State Transport University

Author for correspondence.
Email: elena.i.bakanova@mail.ru
SPIN-code: 4075-5430

Senior specialist, Postgraduate student

Russian Federation, Omsk

Vladislav L. Nezevak

Omsk State Transport University

Email: ostu_ietpss_articles@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1205-1994
SPIN-code: 8626-0883

Doctor of Technical Sciences, Associate Professor

Russian Federation, Omsk

Oleg A. Sidorov

Omsk State Transport University

Email: sidorovoa@omgups.ru
SPIN-code: 2364-5676

Doctor of Technical Sciences, Professor

Russian Federation, Omsk

References

  1. Kotel`nikov AV. Railway Electrification: Global Trends and Prospects. Moscow: Intekst; 2002. (In Russ.)
  2. Kryukov AV, Cherepanov AV, Seredkin DA, et al. Modelling of traction power supply systems modes at the movement of high-speed trains. Modern Technologies. System Analysis. Modeling. 2023;3(79):44–57. (In Russ.) doi: 10.26731/1813-9108.2023.3(79)44-57
  3. Zaruchejskij AV. Razvitie tyagovogo obespecheniya Vostochnogo poligona. Byulleten` Ob`edinennogo uchenogo soveta OAO RZhD. 2017;3:63–66. EDN: ZIZPHJ
  4. Bader MP. Concept and prospects of technical development of electric power engineering of railway transport. Elektrotekhnika. 2021;9:34–40. (In Russ.) EDN: PFOPOR
  5. Cheremisin VT, Nezevak VL, Sarkenov SS. Evaluation of the influence of the packet organization of traffic on the volume of electric power on traction on sections of direct current with the I type of profile. Modern Technologies. System Analysis. Modeling. 2017;3(55):135–144. (In Russ.) doi: 10.26731/1813-9108.2017.3(55).135-144
  6. Kosarev BI, Serbinenko DV, Alekseenko MV. AC traction power supply system with multifunctional booster transformers. Transport: science, equipment, management. 2013;1:13–18. (In Russ.) doi: 10.21780/2223-9731-2017-76-2-67-73
  7. German LA, Kishkurno KV. Voltage regulation in the AC traction network of railways. Elektrichestvo. 2014;9:23–33. (In Russ.) EDN: XXSQQN
  8. Arzhannikov BA. Controlled traction power supply system of direct current for passing high-speed and heavy-haul trains. Transport of the Urals. 2012;1(32):134–137. (In Russ.) EDN: OWWUCJ
  9. Shevlyugin MV, Golicyna AE, Belov MN et al. Use of energy storage devices to enhance centralized power supply of a metro section within one inter-substation zone. Energy Safety and Energy Economy. 2023;1:93–98. EDN: NLRDPE
  10. Evstaf`ev AM. Application of hybrid technologies in traction rolling stock. Byulleten` rezul`tatov nauchny`x issledovanij. 2018;3:27–38. (In Russ.) EDN: YNUHGH
  11. Bujnosov AP, Durandin MG, Tuty`nin OI. Analysis of the application of a hybrid power source in the traction electric drive system of an electric train. Vestnik transporta Povolzh`ya. 2023;3(99):12–18. (In Russ.) EDN: GNKAHK
  12. Patent RUS No. 137433 / 10.02.2014 Denshchikov K.K., Zhuk A.Z., Golikov M.V. et al. Supercapacitor power supply device for operational currents of traction substations. (In Russ.) EDN: TYGFBM
  13. Yaroslavcev MV, Talipov OM, Kislov AP et al. Determination of parameters of energy storage device To increase the length of sections of contact network of urban electric transport. Bulletin of Toraighyrov University. Energetics series. 2023;1.2023:357–368. (In Russ.) doi: 10.48081/jmuc8955
  14. Varakin AI, Varakin IN, Menuxov VV et al. Buffer energy devices as part of traction power supply systems in urban and railway electric transport. E`lektronika i e`lektrooborudovanie transporta. 2007;2:26–29. (In Russ.) EDN: IAMASV
  15. By`kadorov AL, Zaruczkaya TA, Finochenko AV. Analysis of the use of modern types of energy storage devices to improve the technical and economic characteristics of continuous-current power supply systems. In: Sb. nauchn. tr. Mezhd. nauchn.-prakt. konf. Tom 2. – Rostov-na-Donu: Rostov State Transport University; 2021:2831. (In Russ.) EDN: JEWMSK

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. SNAP placement options for solving problems of increasing the efficiency of AC STE

Download (279KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Block diagram of an inter-substation zone with an electric power storage system

Download (65KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Simulation model of the substation zone

Download (154KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Functional control scheme of the SNEE

Download (81KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The algorithm for regulating the SNEE by the level of traction load

Download (181KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Bus voltage of the partitioning post (a) SNE current (b)

Download (209KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Traction load of the substation: TP1 (a), TP2 (b)

Download (153KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Traction load PS1 (a), EPS2 (b)

Download (198KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Graph of voltage changes (amplitude values) (a) and current distortion (3rd harmonic) (b)

Download (116KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Graph of voltage (a) on the busbars of the sectioning station and the SNEE current (b) when regulating active power in charge modes

Download (286KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Graph of voltage (a) on the busbars of the sectioning station and the SNEE current (b) when regulating active power in discharge modes

Download (294KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Bakanova E.I., Nezevak V.L., Sidorov O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

link to the archive of the previous title

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».