Fördelning av energikostnader på flera tågoperatörer

Enligt riksdagsbeslut skall fler företag än SJ få möjlighet att bedriva järnvägstrafik. Hur skall då Banverkets energikostnader för kontaktledningsnätet fördelas mellan de olika trafikerande före­tagen? Individuella mätningar på järnvägsfordonen kan vara ett sätt att skapa ett underlag för hur energikostnadema skall fördelas. Syftet med detta examensarbete var ursprungligen att utarbeta ett pr.ktis:t systemförslag till ett energimatningssystem för mätning av elenergiförbrukningen i järnvägsfordon. Det visade sig dock inte vara så lätt att fastställa en lämplig mätstorhet. Därfor kom arbetet med detta. att ta mycket längre tid an beräknat. Dessutom skulle först en diskussion föras huruvida det ar moti­verat att över huvud taget utföra mätningar. När en mätmetod väl hade bestamts, blev det nödvändigt att utföra åtskilliga matematiska beräkningar för att motivera den valda mätmetoden. I korthet kan sägas att metoden innebar följande: Den aktivt forbrukade lokenergin mäts i en energimätare. Dessutom mäts strömavtagarens effektivvärdesström i kvadrat också i en energimätare. På så sätt är det inte tvunget att använda dyrbara datorutrustningar för att registrera den momentana effektförbrukningen i loken. Med hjälp av det första värdet kan operatören debiteras för den aktiva energi som förbrukats. Den aktiva energin kommer att utgöra största delen av operatörens energikostnad. Den andra storheten, kvadratvärdet av strömmen, används som ett mått på hur fordonet har framförts och därmed vilka förluster det har orsakat på kontaktledningen och i omformarstationer. Eftersom det är fråga om det sanna effektivvärdet kommer hänsyn att tas till både reaktivt effektuttag samt till övertoner i uttagen ström. Körsättets inverkan på effektuttaget kommer där­for att avspeglas i denna storhet. Med k:unskap om värdet av detta förlustmått för de respektive fordonen, kan en uppdelning av de gemensamma nätforlusterna göras. Med verskap om vad som totalt matats in till kontaktledningsnätet, och vad som har förbrukats som aktiv energi, kan således de totala förlustema i nätet beräknas. Dessa ar nämligen omöjliga att mäta direkt. Detta sätt att angripa problemet med hur förlusterna skall delas upp, benämns i rapporten totalförlustmodellen. For att kvadraten av strömmens effektivvärde skall vara ett bra förlustmått, krävs det att kontaktledningsimpedansens variationer i genomsnitt inte har för stor inverkan på strömmens vär­de. Det är denna problemställning som den utvecklade beräkningsmodellen behandlar. Slutsatsen som kan dras från beräkningarna är, att om effektuttagen är stora kommer ovannämnda förlustmått att ge en for liten andel av förlusterna för det aktuella loket, dock understi­gande 10 procents fel även vid höga effektuttag. Man kan korrigera för detta fel genom att an­vända sig av de två mätta storheterna. Genom att sätta förlustmåttet i relation till hur mycket aktiv energi som har förbrukats, fås en kvot som på ett utmärkt sätt avspeglar hur loket har framförts. Med hjälp av denna kvot fås en korrektionsfaktor, med vilken en korrigering av andelen kan ske.The Swedish Parliament has come to a decision that other companies than SJ, the Swedish State railways, will be given the opportunity to carry on railway traffic. The question then occurring is how to distribute the energy costs of Banverket, the Swedish National Rail Administration, among the companies operating on the railway network. Individual measurements may be a way of founding a basis for the energy cost distribution. The purpose of this work was originally to draw up a practical suggestion how to measure the electricitiy consumption of railway vehicles. The first step was to decide what to measure. Sol­ving this task took far more time than had been calculated for initially. To begin with, the que­stion whether measurements should be performed at all, had to be discussed. When the method of measuring had been chosen, several mathematical calculations had to be carried out, in order to justify the chosen method. The method can be described as follows: The active power consumption of the engine is mea­sured by an electrical energy meter. Furthermore, the square of the effective current in the cur­rent collector is measured by a similar energy meter. Using this method, there is no need for expensive computer equipment to registrate the instantaneous power consumption of the vehic­le. The first of these two measured values is used to charge the traffic operator for the active ener­gy being consumed. This will be the main part of the total energy cost. The second value , the square of the effective current, will represent in what way the vehicle has been driven, and thereby the losses being caused in the contact lines and in the frequency con­verters. Since we are dealing with the true rms current, both the reactive influence of the engine, and the current harmonics will be regarded. Firstly, knowing what has been fed into the power supply network, and secondly, what has been consumed as active power in the vehicles, it is possible to calculate the total losses in the net­work. These losses are in fact impossible to measure directly. This way of treating the problem how t() distribute the losses, is called totalförlustmodellen (model of total losses) in this work. To be able to use the square of the effective current as a measure of losses, it is necessary that the current value in average is not greatly affected by variations of the contact line impedance. The developped calculation model deals with this matter. The conclusion that can be drawn is that great power consumption will lead to a share too small for the vehicle, however giving us an error less than ten percent. It is possible to correct this deviation by forming a correction quotient from the two measured values. This quotient results in a correction factor that is used to correct the share.QC 20180306