Ensuring the operability of feeder voltage control relay when power supply voltage harmonics deviate from standard values

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND. Due to poor power quality for feeders, the power supply reliability decreases, leading to more failures of railway automation and telemetry devices. This paper discusses the influence of harmonics on the operation of a voltage control relay generating a signal to switch the feeder on load.

The relevance of the study is evidenced by the increased number of voltage control relay failures in operation, resulting in emergency situations and train delays.

AIM. To reduce the number of voltage control relay failures.

MATERIALS AND METHODS. Analysis of failures occurring during operation of voltage control relays, physical modeling of processes leading to failures and synthesis of solutions protecting from destructive processes leading to failures.

RESULTS. The authors determined the cause of voltage control relay failures, modeled destructive processes leading to failures, and proposed solutions to reduce failures associated with poor-quality power supply voltage.

CONCLUSION. The proposed solutions allowed to reduce the number of voltage control relay failures and enhance the power supply reliability of railway automation and telemetry devices.

About the authors

Vitaly A. Shatohin

Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University

Email: vital@crtc.spb.ru
ORCID iD: 0000-0003-2167-4189
SPIN-code: 5318-5089

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor

Russian Federation, St. Petersburg

Egor K. Chernov

Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University

Author for correspondence.
Email: egorsk-01@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-7759-3367
SPIN-code: 4278-9776

postgraduate student

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. OST RZHD 08.025 – 2015. Ustrojstva elektropitaniya zheleznodorozhnoj avtomatiki i telemekhaniki. (In Russ.) Accessed: 10.05.2025. Available from: http://scbist.com/scb/uploaded/1_1463752464.pdf
  2. Ter-Oganov EV, Pyshkin AA. Electricity supply for railways. Ekaterinburg: UrGUPS; 2014. (In Russ.)
  3. Sapozhnikov VV, Kovalev NP, Kononov VA, et al. Power supply for railway automation, telemechanics and communications devices. Moscow: Marshrut; 2005. (In Russ.)
  4. Sapozhnikov VV, SHamanov VI. Reliability of railway automation, telemechanics and communication systems. Moscow: Marshrut; 2003. (In Russ.)
  5. Williams T, Armstrong K. EMC for systems and installations. Oxford; Burlington, MA: Newnes Publ.; 2000.
  6. User manual for RNPP-311M. (In Russ.) Accessed: 10.05.2025. Available from: https://novatek-electro.ru/downloads/РНПП-311М.pdf
  7. Demirchyan KS, Nejman LR, Korovkin NV, CHechurin VL. Theoretical foundations of electrical engineering. Sankt-Peterburg: Piter; 2003. (In Russ.)
  8. Morgunov DN. Ensuring sinusoidal voltage in power supply circuits of non-traction railway consumers. [dissertation]. Samara; 2022. (In Russ.) EDN AOWDBC
  9. GOST R 32144-2013 ([Electric energy. Electromagnetic compatibility of technical equipment. Power quality limits in the public power supply systems]). Moscow: Gosstandart; 2014. (In Russ.)
  10. Sapozhnikov VV, Kravcov YUA, Sapozhnikov VV. Theoretical foundations of railway automation and telemechanics. Moscow: GOU «Uchebno-metodicheskiy tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte»; 2008.
  11. NPF «ENERGOSOYUZ». Dokazano: V elektrosetyah sushchestvuyut vysshie garmoniki s chastotami svyshe 2 kGc. (In Russ.) Accessed: 10.05.2025. Available from: https://www.energosoyuz.spb.ru/ru/content/dokazano-v-elektrosetyah-sushchestvuyut-vysshie-garmoniki-s-chastotami-svyshe-2-kgc (In Russ.)
  12. Morgunov DN, Dobrynin EV. The influence of load with pulse power supplies on non-sinusoidality in power supply networks of non-traction railway consumers. Vestnik transporta povolzh’ya. 2021;5(89):13-18. (In Russ.) EDN: VMQZBC
  13. Kabeckij AG, Manakov AD. Norms and methods for determining the electromagnetic compatibility of modern automatic locomotive signaling systems and electric rolling stock with an asynchronous traction drive on the subway. Transport automation research. 2021;7(4):503-521. (In Russ.) doi: 10.20295/2412-9186-2021-7-4-503-521
  14. GOST R 33436.4-1-2015 ([Electromagnetic compatibility of technical equipment. Systems and equipment of railway transport. Part 4-1. Devices and equipment of railway automatics and telemechanics. Requirements and testing methods]). GOST [Moscow]: Gosstandart; 2015
  15. Poroshin A, Shatokhin V, Nikitin A, Kotenko A. Diagnostics and monitoring of railway automation and remote control power supply devices. In: Proceedings of 2017 IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS 2017. 2017;592-597. EDN: YQEWCI doi: 10.1109/EWDTS.2017.8110143

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Power entry diagram for intermediate stations

Download (31KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Nature of damage to voltage monitoring relay

Download (224KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Structural diagram of RNPP-311M

Download (55KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Power supply diagram of relay RNPP-311

Download (170KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. KU(n) coefficient distribution

Download (125KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Oscillogram of the supply voltage from the station of Krasnoyarsk Railway (scale: )

Download (210KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. a) modelling scheme, b) oscillogram of voltages and currents of normal mode (scale: )

Download (101KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Thermograms RNPP-311 in normal mode

Download (537KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Oscillogram of currents and voltages of RNPP-311M relay in the over-normalised harmonic mode (scale: )

Download (127KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. a) surface thermogram RNPP-311 at the beginning of the experiment, b) surface thermogram RNPP-311after 15 minutes

Download (195KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Organisation of power supply of RNPP-311M from the SBP bus

Download (116KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Shatohin V.A., Chernov E.K.

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».