Файл: Мамошин Р.Р. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях дорог переменного тока.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 20.06.2024

Просмотров: 125

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Будем рассматривать коэффициент мощности тяговой нагрузки в качестве постоянной величины, равной оценке его математическо­ го ожидания.

Перейдем теперь к аппроксимации распределения ТОП тяговой нагрузки. При наличии больших выборок токов плеч питания и их коэффициентов мощности и отсутствии ЭВМ вычисление вручную ТОП для всей выборки, а затем подбор по полученной выборке зна­

чений

ТОП параметров

аппроксимирующего

распределения SB

Джонсона

сопряжены

с большим

количеством

вычислений и по­

этому неудобны. В этих

случаях

более

предпочтительным

оказы­

вается

использование метода получения характеристик

системы

по данным

о параметрах

компонентов.

 

 

 

 

Как видно из формулы (5-231), ТОП тяговой подстанции

зависит

от четырех

случайных

величин / л ,

/ п , ф л

и ф а .

наличием функцио­

Формально можно было бы воспользоваться

нальной связи (5-231) между случайной величиной I А2

И случайны­

ми величинами / л , / п , ф л

и Ф П

И на основании метода преобразования

случайных

величин

найти

плотность

распределения

случайной

функции ІА2- Однако этот метод сопряжен с большими математи­ ческими трудностями, громоздок и по этим причинам неприемлем. Значительно проще найти аппроксимирующее распределение и его параметры для ТОП методом получения моментов системы. Пред­ полагая, как и для токов плеч питания и их коэффициентов мощно­ сти, что распределение ТОП хорошо описывается распределением SB Джонсона, в качестве первого шага находим по выборкам токов плеч питания и их коэффициентам мощности несколько сочетаний токов плеч и их коэффициентов мощности, которые могут сформировать экстремальные значения токов обратной последовательности, и по

ним в соответствии с формулой

(5-231) находим е и e +

À для рас­

пределения ТОП, т. е.

 

 

е =

ІА2 min;

(5-253)

е + А = / л 2 т а х .

(5-254)

Находим по правилам получения моментов системы математи­

ческое ожидание 2, вводя

обозначения Іл = хх\

 

/ п

= *а ; совфл = л:з;

созфп = х4 :

 

M (ІА2) = т^ѴМ2

(Xl) + M2

(x2)-M

(Xl) M (xa) [M (x3) M

(xt)+

"'+V< 1-МЦх3)Ѵі-М*(Х;)+

КЗ Y 1-M2 (x4 ) M(x3)-

"'

 

' " '

(xt) Y1

—M1 (x8 ) .

(5-255)

175


Если принять коэффициенты мощности тяговой нагрузки плеч питания равными их математическим ожиданиям, то дисперсия рас­ пределения Т О П

 

 

2 (*,) a2 ( Х і ) +

ЛГ2

(лсх) а 2

(х,)] (44-к2 )

-

0 2

( / л 2 ) =

 

3 6 М 2

( / „ 2 )

 

 

(5-256)

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к = M 3)

M (xt) + ] / [

1 -

M 2

(дс8 )1 [l—M2

(xt)]

+

+ >

3 M ( х 3 )

> 1—УИ2 (Х4 ) — / 3

M

л)

Yl—M*(xa).

Далее по формулам (5-249)

и (5-250)

определяют параметры т), а

и уі2 распределения нормированной нормальной случайной величи­

ны г в соответствии с преобразованием

(5-232), где х-—случайная

величина IА2.

ПЛОТНОСТЬ распределения

S ß Джонсона модуля Т О П

определяется

формулой (5-234), где т ] / , и у[2

— параметры

распре­

деления S в Джонсона для Т О П , а параметры

M (х) и о2(х)

— мате­

матическое ожидание и дисперсия случайной величины IAI,

опреде­

ляемые соответственно по формулам (5-255) и (5-256).

 

Выбор коэффициентов трансформации трансформаторов трех­ фазно-двухфазной РРБ связан не только с модулем Т О П тяговой нагрузки, как случайной величины, но и с ее аргументом. Следо­ вательно, он должен основываться на совместной функции распреде­ ления декартовых координат вектора Т О П .

Декартовы координаты Т О П РРБ:

^ - [ / л С О в ф л — / п COS (60 —

Ф П ) ] ;

(5-257)

 

 

 

 

[7л 8ІПфл

+ / п 8 І п ( б О — ф п ) ] .

 

 

(5-258)

Математическое

ожидание и

дисперсия

случайных

величин х

и у:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~ w i M

{ X l ) м

{ Х з ) ~ Т М

{ Х г )

^ { Х

і )

+

 

 

 

+

У

3 Vl-M*(xt)]\

 

;

 

 

 

(5-259)

 

 

а

Ч

х )

= ^ Ш а Ц х і )

+

 

 

 

 

+

36 —35А12

4 )

+м(Хі)

 

Y

i - м ц х , )

о 2

(xt);

(5-260)

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

M

(Xl)

M (x3) +

 

 

 

 

 

 

 

 

Уз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ \ M

(x2)

 

[УЗ

M (xt)

-

Y1 -

M2

(xt)

} j

;

(5-261)

176


+

1 + 2Л12

3)—2

У3~M ( x 4 ) l / l — Л42 4 ) 2

 

 

 

12

а 2

( х 2 ) . (5-262)

 

 

 

 

В соответствии с формулами (5-245) и (5-246) без учета членов со вто

рыми частными производными

получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[М (х) ех] [Хх

±гх —М(х)) .

 

 

 

 

 

 

(5-263)

 

 

 

 

 

К о (х)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

і)хК[К

+ 2ех-2М(х)]о*

 

(X)

 

1 п

Я

ж

 

М(х)~ех

(х) '

 

(5-264)

2 [ М ( x ) -

8 x ]

2 [Г Л^

+ e x

— M ( x ) ] 2

+ е

х M

 

 

о г л /.Л

_ 19.

I

 

U / ..\Т)

Ж'

 

'

 

 

 

 

где M (х),

о (х) — математическое ожидание и

среднеквадратичное

 

 

уклонение декартовой координаты

х ТОП Р Р Б ,

8Ж , Хх

 

определяемые по формулам (5-259) и (5-260);

+ еж

— минимальное и максимальное значения

абсциссы

 

 

ТОП

РРБ в режиме I , определяемые по формуле

 

 

(5-257) из статистических

данных.

 

 

 

Аналогично

параметры

 

и уу

распределения

ординаты ТОП

РРБ в режиме I :

 

[М(у)-еу]

 

lhj

+

ey-M(y)}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5-265)

 

 

 

 

 

 

 

К о (у)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щуку

\%у-2ву-2М(у)]а*

 

(у)

 

— Г|„1П

 

М(у)—гу

 

 

(5-266)

У у

2[М(у)-еу]Цку

+ еу-М(у

 

 

 

 

гѵ-М(у)

 

 

, у

ку +

 

 

 

 

Плотности

распределения токов

плеч

питания:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лхі Язсі

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

yr2n

(Хі—гх1)

 

(lxi—£xi—xt)

 

 

 

 

x e x p i - -

 

 

 

 

xl

е жі

 

 

 

 

 

(5-267)

 

 

 

 

 

kxlexixx J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЦХ2 Язс2

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

V2n

(x2

— ex2)

(%x

-x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X exp

 

4x2 +

Пх2 ІП •

Ж2

 

 

2 .

 

 

(5-268)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я;с2

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

Так как x1 и x2 независимы друг от друга, плотность

совместного*

распределения

токов плеч

питания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цхі Яжі Цхг Яж2

 

 

 

 

 

 

X

 

 

2п1

— ех1)

2—гх2)

х1+

ех1—х{)

х2

+ ех2

— х2)

 

 

 

 

X ехр { -

j Ѵ*і + Л«і1п

xl

КЖ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Яхі ËJC1

 

 

Х1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѵ*2 + Л*2ІП'кх2

Х 2

ЪХ2

 

2

|

 

 

 

 

 

 

 

 

+Еж2

*2

. J

 

 

 

(5-269)

177


При отсутствии экономических ограничений коэффициенты транс­ формации трансформаторов РРБ и ее мощности следовало бы вы­ брать так, чтобы РРБ была способна симметрировать тяговую на­ грузку во всем диапазоне ИППС. Однако при этом резко увеличи­ вается стоимость РРБ . Анализ статистических данных показывает, что наибольшие значения координат вектора ТОП в значительной своей части сосредоточены за пределами 5-го и 95-го процентилей распределения токов плеч питания.

Вводим условие, заключающееся в том, чтобы РРБ обеспечивала симметрирование тяговой нагрузки в пределах от 5-го до 95-го про­ центилей распределений токов плеч питания.

Учитывая, что распределение исследуемых случайных величин аппроксимируется распределением SB Джонсона и что при этом слу­ чайные величины преобразованием (5-232) функционально связаны с нормированной нормально распределенной величиной z, находим значения токов плеч питания, соответствующих указанным выше процентилям.

С учетом преобразования (5-232) значения тока / л , соответствую­ щие 5-му и 95-му процентилям нормированной нормально распреде­ ленной величины z, равны:

(5-270)

(5-271)

Значения тока Іп, соответствующие 5-му и 95-му процентилям его распределения:

 

( _

1,645 + у ж 1

^

 

Х і (0,05) =

I

ч*і

!

(5-272)

 

 

 

(5-273)

178

Функция

совместного

распределения

токов

плеч питания-

 

F

[X (0,05) <

X < X (0,95),

гу < у <

г/(0,95)] -

 

 

= Р [X (0,05) <

X < X (0,95),

еу

<

у <

г/ (0,95)] =

 

 

 

Л:, (0,95) хг

(0,95)

,-

1

 

 

 

 

 

Чхі

1^x2 кх2

'

I

е Х Р

 

Yxi +

4 x i l n ^Ж1"Ь Ехі Xi

 

Xi (0,05)

ЛГ2

 

 

(xi

— Exi) (x2 ехг) (^хі + Exi—

 

 

(0,05)

 

 

 

 

 

 

 

 

7x2 + 4x2 ІП

Xj

6x2 _

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ХІ 4"EX2

-*-2

 

dxxdx2.

(5-274>

 

 

 

 

*l) (Ä-X2 4"EX2

X2)

 

 

 

 

Заменяя переменные:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x i — Exl

 

 

 

 

2x1 =

Y x l + M x l ІП- ^-xl + £xi x

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хг

ex2

 

 

 

 

2x2^7x2+4x 2 ІП- ^<X2 4"eX2

x2

 

 

получаем вместо (5-274)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р [ -

1 , 6 4 5 < г ж < 1,645;

— 1,645< z y < 1,645] = 0,810.

(5-275)

Координаты ТОП РРБ связаны друг с другом функциональной зависимостью. В то же время поле ТОП РРБ в соответствии с изло­ женным выше должно лежать в пределах от ТОП РРБ, формируе­ мого ^(0,95), х2 (0,05), до ТОП РРБ , формируемого хх (0,05)„ х2 (0,95). Соответствующие этим токам компоненты ТОП РРБ:

JC«1»-

=- \хх (0,95) cos ф л х

2 (0,05) cos (60 —<рп)];

(5-276)

 

Уз-

 

 

 

(0,05) sin (60 — фп )];

 

 

Уз

х

(0,95) sin Ф л

+ х2

(5-277)

Х (2) =

[ X i

(0 j 05) cos Ф л

х 2

(0,95) cos ( 6 0 - ф п ) ] ;

(5-278>

 

У з

 

 

 

 

 

(2).

1

х (0,05) sin ф л + х2 (0,95) sin (60 — Ф п ) ] .

(5-27»),

 

У

Уз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Углы грі и ур2 (см. рис. 5-41):

,

я

1

arctg- M)

(5-280>

 

 

 

,0>l

 

 

 

 

(2)1

(5-281)

 

4

2

6 U(2)

Т 2

 

179»