Дослідження режимів роботи системи електропостачання залізничної інфраструктури з резервними джерелами живлення - Колтунова, Вікторія Костянтинівна; Koltunova, Viktoriia (ЦНТУ, 2025)
Кваліфікаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі підвищення надійності та енергетичної безпеки залізничного транспорту шляхом впровадження технологій Microgrid. В роботі обґрунтовано необхідність переходу від традиційних схем централізованого живлення до розподіленої генерації для забезпечення стійкості перевізного процесу в умовах пошкодження зовнішньої енергосистеми. Удосконалено метод просторово-часового представлення навантажень для моделювання режимів роботи «острівної» мікромережі, що дозволило врахувати обмежену потужність та внутрішній опір резервних джерел. На прикладі дільниці Знам’янка – Кропивницький (50 км) виконано моделювання електромагнітних процесів в аварійному режимі консольного живлення. Встановлено, що без додаткових заходів напруга на струмоприймачі у віддалених точках знижується до критичного рівня 23,1 кВ, а втрати енергії зростають у 2,5 рази. На основі експериментальних даних виявлено високий рівень вищих гармонік струму (THD до 50%), що вимагає застосування активної фільтрації. Розроблено алгоритми автоматизованої системи керування енергією (EMS), які включають стратегії згладжування піків навантаження (Peak Shaving) та стабілізації напруги (Volt-VAR) за допомогою систем накопичення енергії (BESS). Запропоновано технічні рішення для безшовної синхронізації мікромережі із зовнішньою мережею. Техніко-економічний розрахунок підтвердив ефективність впровадження запропонованої системи з терміном окупності 3–4 роки. The master's thesis is devoted to solving the urgent problem of improving the reliability and energy security of railway transport through the implementation of Microgrid technologies. The work substantiates the necessity of transition from traditional centralized power supply schemes to distributed generation to ensure the stability of the transportation process under conditions of external power system damage. The method of space-time representation of loads has been improved for modeling the operating modes of an "island" microgrid, which allowed taking into account the limited capacity and internal resistance of backup sources. Based on the case study of the Znamyanka – Kropyvnytskyi section (50 km), the simulation of electromagnetic processes in the emergency mode of cantilever feeding was performed. It was established that without additional measures, the voltage at the pantograph in remote points drops to a critical level of 23.1 kV, and energy losses increase by 2.5 times. Based on experimental data, a high level of higher current harmonics (THD up to 50%) was revealed, which requires the use of active filtering. Algorithms for the automated Energy Management System (EMS) have been developed, including strategies for Peak Shaving and voltage stabilization (Volt-VAR) using Battery Energy Storage Systems (BESS). Technical solutions for seamless synchronization of the microgrid with the external grid are proposed. The techno-economic calculation confirmed the efficiency of the proposed system implementation with a payback period of 3–4 years.
Research of operating modes of the railway infrastructure power supply system with backup power sources
Keywords: залізнична мікромережа; резервне живлення; якість електроенергії; просторово-часове моделювання; railway microgrid; backup power supply; BESS; power quality; EMS; smart grid; space-time modeling