Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Системы электроснабжения»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

_________И.В. Игнатенко

“___”____________ 2016 г.

Разработка учебно − исследовательского программного продукта по расчету параметров тягового электроснабжения

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе

ДП 23.05.05 021 ПЗ

Хабаровск – 2016

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

Электроэнергетический институт Кафедра Системы электроснабжения

(учебное подразделение) (название кафедры)

Направление (специальность) 23.05.05 Система обеспечения движения поездов

(код, наименование направления или специальности)

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой

_______________________________

«_____» _____ 20____г.

ЗАДАНИЕ

на выпускную квалификационную работу студента

Кирильцова Сергея Викторовича

(фамилия, имя, отчество)

1. Тема ВКР: «Разработка учебно − исследовательского программного продукта по расчету параметров тягового электроснабжения»

утверждена приказом по университету от «15» апреля 2016 г. № 256^а

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР « » июня 2016 г.

3. Исходные данные к ВКР Продольный профиль пути; остальные исходные данные приведены в пояснительной записке

4. Содержание расчетно-пояснительной записки

1. Анализ программного обеспечения для расчета системы тягового электроснабжения.

2. Тяговый расчет.

3. Расчет удельного энергопотребления, расходов энергии на тягу и выбор вариантов размещения тяговых подстанций.

4. Расчет средней мощности тяговой подстанции.

5. Определение сечения проводов контактной сети и выбор типа подвески и проверка его по пропускной способности.

6. Сравнение расчетов в КОРТЭС и программном продукте

7. Экономическое обоснование, БЖД и электробезопасность

5. Перечень графического материала

1. Программный комплекс КОРТЭС. 2. Блок схема раработанного программного продукта. 3. Исходные данные для программного продукта. 4. Характеристики электровоза типа 2ЭС5К "Ермак". 5. Результат тягового расчета. 6. Результат разложения тока по фидерам. 7. Эффективные токи фидеров. 8. Результаты программного продукта. 9. Результаты программного продукта.

6.Консультанты по ВКР (с указанием относящихся к ним разделов ВКР)

7. Дата выдачи задания 18 марта 2015 г.

Календарный план выполнения

выпускной квалификационной работы

Студент _____________________________________________

Руководитель ВКР ____________________________________

ABSTRACT

Object of research, development uchebno − research software product. As an example Baikalo's site − the Amur highway has been calculated.

Project objective – to develop uchebno − the research software product.

As a result of research calculation of power supply of the main site of the railroads has been automated, namely the program of calculation by means of the Microsoft Office Excel environments has been written. This program allows to perfrom traction calculation, calculates necessary capacity of the transformers established on TP for the scheme "star triangle 11" and "open triangle", calculates the section of wires of a contact suspension bracket, makes calculation of currents of short circuit.

Also the program allows carries out monitoring of such parameters as, the capacity consumed by food shoulders, effective current, fall tension to any EPS, at the same time on all ways and the directions.

РЕФЕРАТ

Проект содержит 102 с., 5 рис., 25 табл., 18 источников, 9 приложения.

ПРОГРАММНЫЙ ПРОДУКТ, ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ, ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, УРОВЕНЬ НАПРЯЖЕНИЯ, ЭФФЕКТИВНЫЕ ТОКИ

Объектом исследования, разработка учебно − исследовательского программного продукта. В качестве примера был рассчитан участок Байкало − Амурской магистрали.

Цель проекта – разработать учебно − исследовательский программный продукт.

В результате исследования был автоматизирован расчет электроснабжения магистрального участка железных дорог, а именно была написана программа расчета с помощью сред Microsoft Office Excel. Данная программа позволяет осуществить тяговый расчет, рассчитывает необходимую мощность трансформаторов устанавливаемых на ТП, для схемы «звезда треугольник 11» и «открытый треугольник», рассчитывает сечение проводов контактной подвески, производит расчет токов короткого замыкания.

Так же программа позволяет проводит мониторинг таких параметров как, мощность, потребляемая плечами питания, эффективный ток, падение напряжение до любого ЭПС, одновременно на всех путях и направлениях.

Содержание

С.

ВВЕДЕНИЕ 8

1 АНАЛИЗ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА СИСИТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 10

1.1 Общее понятия о программных комплексах 10

1.2 Общее сведения о программном комплексе КОРТЭС 11

1.3 Функции программы KtMain 12

1.4 Преимущества и недостатки программного комплекса КОРТЭС 15

2 ТЯГОВЫЙ РАСЧЁТ МЕТОДОМ УСТАНОВИВШИХСЯ СКОРОСТЕЙ 16

2.1 Методика расчета токопотребления электроподвижным составом методом установившихся скоростей 16

2.2 Спрямление пути 18

2.3 Пересчет тяговых характеристик 20

2.4 Расчет и построение диаграммы удельных сил 22

2.5 Определение ограничений скорости движения поезда по тормозам 25

2.6 Пересчет токовых характеристик 29

2.7 Определение токов потребляемых электроподвижным составом на данном перегоне методом установившихся скоростей 30

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАЗМЕРОВ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ 34

4 РАСЧЕТ УДЕЛЬНОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВЫБОР ВАРИАНТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ 35

4.1 Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации. 35

4.2 Расчёт электрической энергии, потребляемой ЭПС при движении 35

4.3 Определение удельного расхода электрической энергии 36

4.4 Определение удельное потребление мощности на 10ый год эксплуатации 37

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПО ЗАДАННЫМ ТЯГОВЫМ РАСЧЕТАМ 38

6 РАСЧЕТ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ 40

6.1 Расчёт средней мощности плеч питания ТП 40

6.2 Выбор силового трансформатора тяговой подстанции 45

6.2.1 Силовой трансформатор со схемой присоединения обмоток трансформатора к внешней и тяговой сети «Звезда-треугольник-11» 45

6.2.2 Силовой трансформатор со схемой присоединения обмоток трансформатора к внешней и тяговой сети «Открытый треугольник» 47

6.3 Проверка принятых трансформаторов на перегрузочную способность 49

7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ КОНТАКТРОЙ СЕТИ И ВЫБОР ТИПА ПОДВЕСКИ 54

7.1 Расчет методом экономических сечений 54

7.2 Проверка выбранного сечения проводов контактной сети по  

нагреванию 56

8 ПРОВЕРКА ВЫБРАННОГО СЕЧЕНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПО ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ 61

9 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ВЫБОР УСТАВОК ТОКОВЫХ ЗАЩИТ 67

10 Сравнение расчетов в программном комплексе  

КОРТЭС и программном продукте 69

11 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ 70

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА ПЕРСОНАЛЬНОЙ 70

ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ 70

11.1 Анализ опасных и вредных факторов при работе с персональной электронно-вычислительной машине 70

11.2 Мероприятия по безопасности жизнедеятельности при работе на персональной электронно-вычислительной машине 72

12 ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСТНОСТИ 82

12.1 Теоретические положения 82

12.2 Воздействие ЭМИ на организм человека 85

12.3 Нормирование ЭМИ 87

12.4 Методы и средства контроля и защиты от ЭМИ 90

13 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ внедрения ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА 94

13.1 Определение стоимости программного продукта 94

13.2Расчет экономии затрат при внедрении программного продукта 97

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 101

ПРИЛОЖЕНИЕ А 103

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 117

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день особенно актуален вопрос разработки и совершенствования различных программных комплексов для расчета систем электроснабжения. Существующие ранее методики расчетов системы тягового электроснабжения не учитывали все факторы и специфику конкретных участков железных дорог до появления пакета программ "Nord" для тяговых и электрических расчетов в сфере проектирования и эксплуатации систем тягового электроснабжения. Кроме этого, широкое распространение получили специализированные разработки средств моделирования систем тягового электроснабжения: "Fazonord", "Flow3", "Fazonord-Расчеты", "Fazonord-Качество" Иркутского государственного университета путей сообщения; "КОРТЭС" Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ). Подобные разработки проводились также и Днепропетровским национальным университетом железнодорожного транспорта, в частности "PrEns" с последующим развитием в работах; "Матрикс" с последующим развитием в систему "Поток".Существует потребность в программном продукте который мог бы выполнить задачи учебно − исследовательского характера.

Широкое распространение на железной дороги получил программный комплекс КОРТЭС разработанный Научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ).Программный комплекс КОРТЭС предназначен для решения на персональных ЭВМ в среде Windows 98/Me/2000/XP/7 различных расчётных задач, связанных с выбором параметров, определением характеристик режимов и нагрузочной способности систем тягового электроснабжения и их отдельных элементов. Данный комплекс имеет ряд недостатков, которые будут раскрыты в данном дипломном проекте, при этих недостатках КОРТЭС не позволяет решать учебно − исследовательские проблемы.

Целью данного дипломного проекта является разработка учебно − исследовательского программного продукта по расчету параметров тягового электроснабжения. Данный программный продукт учитывает недостатки программного комплекса КОРТЭС, при решение учебно − исследовательских задач. В ходе дипломного проектирования, предлагается автоматизировать расчет электроснабжения магистрального участка железных дорог, а именно написать программный продукт с помощью сред Microsoft Office Excel. Программа, которая позволит осуществить тяговый расчет, рассчитывает необходимую мощность трансформаторов устанавливаемых на ТП, для схемы «звезда треугольник 11» и «открытый треугольник», рассчитывает сечение проводов контактной подвески, производит расчет токов короткого замыкания.