vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2024_2_73vrgup-152Research ArticleТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERING ON TRANSPORTМоделирование электрических и тепловых режимов тяговых трансформаторовModeling of electrical and thermal modes of traction transformersКрюковА. В.KryukovA. V.

Крюков Андрей Васильевич, кафедра «Электроэнергетика транспорта»; кафедра «Электроснабжение и электротехника», доктор технических наук, профессор

Kryukov Andrey Vasilievich, Chair «Electric Power Engineering of Transport»; Chair «Electrical Supply and Electrical Engineering», Doctor of Engineering Sciences, Professor

and_kryukov@mail.ruЧерепановА. В.CherepanovA. V.

Черепанов Александр Валерьевич, кафедра «Электроэнергетика транспорта», кандидат технических наук, доцент

Cherepanov Aleksander Valerievich, Chair «Electric Power Engineering of Transport», Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

smart_grid@mail.ruКрюковА. Е.KryukovA. E.

Крюков Александр Егорович,  кафедра «Электрические станции»,  аспирант

Kryukov Alexander Egorovich, Chair «Electric Power Plants»

appleforevor@mail.ruИркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС); Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ)Irkutsk State Transport University (ISTU); Irkutsk National Research Technical University (INRTU)Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС)Irkutsk State Transport University (ISTU)Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ)Irkutsk National Research Technical University (INRTU)2024300620240273–81Copyright © Крюков А.В., Черепанов А.В., Крюков А.Е., 20242024Крюков А.В., Черепанов А.В., Крюков А.Е.Kryukov A.V., Cherepanov A.V., Kryukov A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/152

Рассмотрена концепция киберфизических систем (КФС) электроснабжения. Показано, что ядро виртуального сегмента КФС должны образовывать цифровые модели для расчета нормальных и аварийных режимов, нагрева токоведущих частей и тяговых трансформаторов (ТТ), определения показателей качества электроэнергии по отклонениям напряжений, уровням несимметрии и гармонических искажений. Предложена комплексная методика, позволяющая реализовать бесшовные компьютерные технологии, обеспечивающие определение электрических и тепловых режимов ТТ.

На основе цифрового моделирования показано, что методы и алгоритмы моделирования, разработанные в ИрГУПСе, позволяют рассчитывать электрические и тепловые режимы тяговых трансформаторов. На этой основе могут быть реализованы компьютерные технологии информационно-вычислительного сегмента киберфизической системы тягового электроснабжения.

The paper considers the concept of cyber-physical power supply systems. It is shown that the core of the virtual segment of such a system should form digital models for calculating normal and emergency modes, heating of current-carrying parts and traction transformers, determining power quality indicators based on voltage deviations, levels of asymmetry and harmonic distortion. A comprehensive methodology is proposed that makes it possible to implement seamless computer technologies that provide determination of electrical and thermal conditions of traction transformers. Based on digital modeling, it is shown that the modeling methods and algorithms developed at the Irkutsk State Transport University allow one to calculate the electrical and thermal conditions of traction transformers. On this basis, computer technologies of the information and computing segment of the cyber-physical traction power supply system can be implemented.

железные дорогикиберфизические системы тягового электроснабжениярежимы тяговых трансформаторовмоделированиеrailwayscyber-physical systems of traction power supplymodes of traction transformersmodelingРабота выполнена по программе государственного задания «Проведение прикладных научных исследований» по теме «Разработка методов, алгоритмов и программного обеспечения для моделирования режимов систем тягового электроснабжения железных дорог постоянного тока».ReferencesСовременные технологии. Киберфизические системы : учебное пособие / авторы-составители : Е. И. Громаков, А. А. Сидорова ; Томский политехнический университет. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2021. – 166 с.Modern technologies. Cyberphysical systems: textbook / authors & compilers: E. I. Gromakov, A. A. Sidorova ; Tomsk Polytechnic University. – Tomsk : Tomsk Polytechnic University Publishing House, 2021. – 166 p.A Cyber-physical Approach to Control and Management of Railway Power Supply Systems. / Yu. Bulatov, A. Kryukov, K. Suslov, Pio Lombardi, Przemysław Komarnicki // Proceedings of the International Scientific and Practical Conference “Young Engineers of the Fuel and Energy Complex : Developing the Energy Agenda of the Future” (EAF 2021). Advances in Engineering Research. – 2022. – Vol. 213. – P. 116–125. – DOI 10.2991/aer.k.220308.019.A Cyber-physical Approach to Control and Management of Railway Power Supply Systems. / Yu. Bulatov, A. Kryukov, K. Suslov, Pio Lombardi, Przemysław Komarnicki // Proceedings of the International Scientific and Practical Conference “Young Engineers of the Fuel and Energy Complex : Developing the Energy Agenda of the Future” (EAF 2021). Advances in Engineering Research. – 2022. – Vol. 213. – P. 116–125. – DOI 10.2991/aer.k.220308.019.Григорьев, Н. П. Повышение срока службы изоляции обмоток силовых трансформаторов при реконструкции тяговых подстанций переменного тока 25 кВ / Н. П. Григорьев, А. В. Воприков, А. П. Парфианович // Электротехника. – № 2. – 2016. – С. 45–48. – EDN VKSLIL.Grigoriev, N. P. Increasing the service life of insulation of power transformer windings during the reconstruction of 25 kV AC traction substations / N. P. Grigoriev, A. V. Voprikov, A. P. Parfianovich // Electrical engineering. – No. 2. – 2016. – P. 45–48. – EDN VKSLIL.Григорьев, Н. П. Расчет потерь мощности в стали силовых трансформаторов тяговых подстанций переменного тока / Н. П. Григорьев, А. Ф. Титов, П. Н. Трофимович // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. – Иркутск, 2018. – Т. 1. – С. 664–667. – EDN XSHZDF.Grigoriev, N. P. Calculation of power losses in the steel of power transformers of AC traction substations / N. P. Grigoriev, A. F. Titov, P. N. Trofimovich // Transport infrastructure of the Siberian region. - Irkutsk, 2018. – Vol. 1. – P. 664–667. – EDN XSHZDF.Диагностика состояния тяговых трансформаторов : актуальные направления / В. С. Бурдин, Н. Д. Родионов, П. С. Пинчуков [и др.] // Вестник института тяги и подвижного состава. – 2022. – № 18. – С. 3–6. – EDN IGSXGM.Diagnostics of the state of traction transformers : current directions / V. S. Burdin, N. D. Rodionov, P. S. Pinchukov [et al.] // Bulletin of the Institute of Traction and Rolling Stock. – 2022. – No. 18. – P. 3– 6. – EDN IGSXGM.Доманский, В. В. Информационные технологии и метод расчета риска отказа при дрейфе технического состояния тягового трансформатора / В. В. Доманский // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2023. – № 1 (89). – С. 264– 273. – DOI 10.46973/0201-727X_2023_1_264.Domansky, V. V. Information technologies and a method for calculating the risk of failure during the drift of the technical condition of a traction transformer / V. V. Domansky // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobscheniya. – 2023. – No. 1 (89). – P. 264–273. – DOI 10.46973/0201-727X_2023_1_264.Мусурмонов, Р. Б. У. Компьютерное моделирование тепловых процессов в тяговых трансформаторах / Р. Б. У. Мусурмонов // Молодежь в науке : Новые аргументы. Международный молодежный сборник научных статей. – Липецк, 2018. – С. 33–36. – EDN UVZJWA.Musurmonov, R. B. U. Computer modeling of thermal processes in traction transformers / R. B. U. Musurmonov // Youth in science : New arguments. International youth collection of scientific articles. – Lipetsk, 2018. – P. 33–36. – EDN UVZJWA.Тряпкин, Е. Ю. Нагрузочная способность силовых масляных трансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока / Е. Ю. Тряпкин // Молодые ученые – Хабаровскому краю : материалы XIV Краевого конкурса молодых ученых и аспирантов : в 2 т. – Хабаровск, 2012. – С. 179–182. – EDN FFAKWH.Tryapkin, E. Yu. Load capacity of power oil transformers of the alternating current traction power supply system / E. Yu. Tryapkin // Young scientists – to Khabarovsk region : materials of the XIV Regional competition of young scientists and graduate students : in 2 volumes. – Khabarovsk, 2012. – P. 179– 182. – EDN FFAKWH.Закарюкин, В. П. Сложнонесимметричные режимы электрических систем / В. П. Закарюкин, А. В. Крюков. – Иркутск : Издательство Иркутского университета, 2005. – 273 с.Zakaryukin, V. P. Complex asymmetric modes of electrical systems / V. P. Zakaryukin, A. V. Kryukov // Irkutsk : Irkutsk University Publishing House, 2005. – 273 p.Закарюкин, В. П. Моделирование систем тягового электроснабжения постоянного тока на основе фазных координат : монография / В. П. Закарюкин, А. В. Крюков. – Москва : Директ-Медиа, 2023. – 198 с. – ISBN 978-54499-3848-0.Zakaryukin, V. P. Modeling of DC traction power supply systems based on phase coordinates monograph / V. P. Zakaryukin, A. V. Kryukov // Moscow : Direct-Media, 2023. – 198 p. – ISBN 9785-4499-3848-0.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.