Журнал «Релейная защита и автоматизация» №4 (41) 2020
Двухуровневая цифровая система релейной защиты с резервированием в распределительных сетях
д.т.н. Булычев А.В., Силанов Д.Н.,
ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: создана двухуровневая цифровая система релейной защиты, позволяющая существенно улучшить основные свойства релейной защиты. Предложенная система состоит из базового уровня и централизованной «цифровой надстройки» для каждого силового узла. Она обеспечивает автономность работы базового уровня и живучесть всей системы релейной защиты на подстанции в целом. Такая система релейной защиты на «цифровой подстанции» может быть поэтапно реализована на объекте. Двухэтапный принцип организации строительно-монтажных и пусконаладочных работ позволяет создавать новые «цифровые» подстанции и переводить действующие подстанции в статус «цифровых» подстанций с минимальными затратами времени. Проведенные в лабораторных условиях и в условиях опытно-промышленной эксплуатации всесторонние исследования опытного образца системы защиты подтвердили правомерность принятых при разработке ограничений и допущений.
Ключевые слова: цифровизация, цифровая подстанция, релейная защита, отказы, резервирование.

Two-level digital relay protection system with redundancy in distribution networks
D.Sc. Bulychev A.V., Silanov D.N.,
«NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: a two-level digital relay protection system has been created to significantly improve the basic properties of relay protection. The proposed system consists of a basic level and a centralized «digital substation» for each power node. It ensures the autonomy of the base level operation and the survivability of the entire relay protection system at the substation as a whole. Such a relay protection system at a «digital substation» can be implemented in stages at the facility. The two-stage principle of organizing construction, installation and commissioning works allows you to create new «digital substations» and transfer existing substations to the status of «digital substations» with minimal time. Comprehensive studies of the prototype of the protection system conducted in the laboratory and in the conditions of pilot operation confirmed the validity of the restrictions and assumptions adopted during the development.
Keywords: digitalization, digital substation, relay protection, failures, redundancy.


Оценка вероятности отказа в срабатывании дифференциальной защиты трансформатора из-за блокировки по второй гармонике
к.т.н. Литвинов И.И., Титов В.А., к.т.н. Трофимов А.С.,
НГТУ, г. Новосибирск, Россия.

Аннотация: в статье выполнен анализ вероятности отказа в срабатывании дифференциальной защиты трансформатора из-за блокировки по второй гармонике в дифференциальном токе в режиме внутренних коротких замыканий. Этот анализ необходим для принятия решения об увеличении капитальных вложений для повышения надежности функционирования релейной защиты. Ложная блокировка защиты вызвана насыщением измерительных трансформаторов тока и, как следствие, искажением вторичного тока. Длительность блокировки защиты в режиме внутренних коротких замыканий может превышать предельное время отключения повреждения по условию сохранения устойчивой работы энергосистемы. В результате чего происходит отказ в срабатывании защиты, способный нанести значительный ущерб энергосистеме. Для расчета времени до насыщения используются методики, описанные в ПНСТ 283-2018 и ГОСТ Р 58669-2019. Данные для анализа получены путем моделирования первичных и вторичных токов короткого замыкания. При этом используется математическая модель трансформатора тока, учитывающая намагничивание сердечника, и математическая модель фильтра Фурье. Определены вероятности появления долей вторых гармоник в дифференциальном токе, приводящих к замедлению или отказу в функционировании защиты, для различных постоянных времени и видов коротких замыканий. Анализ вероятности появления доли второй гармоники позволяет определить на сколько вероятен отказ в срабатывании защиты. С помощью анализа вероятности появления доли второй гармоники возможно сделать вывод о необходимости применения трансформаторов тока с более лучшими характеристиками и увеличения капитальных вложений для повышения надежности функционирования релейной защиты.
Ключевые слова: отказ в срабатывании, дифференциальная защита, силовой трансформатор, трансформатор тока, насыщение, вторая гармоника, вероятность.

Estimation of transformer differential protection’s probability of failure due to second harmonic blocking
Ph.D. Litvinov I.I., Titov V.A., Ph.D. Trofimov A.S.,
NSTU, Novosibirsk, Russia.

Abstract: in this article the estimation of transformer differential protection’s probability of failure due to second harmonic blocking in differential current during internal short circuit is performed. The estimation is necessary to make the decision about increasing investments for improving the reliability of relay protection operation. False blocking of protection is caused by saturation of measuring current transformers and, as a result, by distortion of secondary current. The duration of protection’s blocking during internal short circuit mode can exceed time limit of fault clearance in according to condition of power system’s operation stability saving. Eventually protection’s failure takes place, which is able to damage the power system. In order to calculate the time before saturation, the methods, described in PNST 283-2018 and GOST R 58669-2019, are used. Data for analysis were collected by modeling the primary and secondary short circuit currents. In this case, the math model of current transformer, considering the magnetization of the core, and the math model of the Fourier’s filter are used. The probability of arising of the second harmonic component high enough to cause the unacceptable delays in tripping was defined for various aperiodic time constant and different typed of faults. The estimation of the second harmonic component probability characteristics allows to define, whether the failure of protection can really happen. Thanks to this, it is possible to make conclusion about the need of using current transformers with better parameters and about increasing investments for improving the reliability of relay protection operation.
Keywords: operation failure, differential protection, power transformer, current transformer, saturation, second harmonic, probability.


Совершенствование цифровых дистанционных защит для распределительных электрических сетей
д.т.н. Булычев А.В., к.т.н. Бычков Ю.В., ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.
Грибков М.А., ПАО «Россети Московский регион», г. Москва, Россия.

Аннотация: текущее состояние методов определения места повреждения позволяет реализовать дистанционный принцип в явном и наглядном виде. В статье рассмотрена дистанционная защита для распределительных сетей, в которой данный подход осуществлен, и приведены основные условия выбора ее параметров срабатывания.
Ключевые слова: распределительная сеть, дистанционная защита, определение места повреждения, выбор параметров срабатывания.

Improvement of digital distance protection for electrical distribution system
D.Sc. Bulychev A.V., Ph.D. Bychkov Y.V., «NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia.
Gribkov M.A., PJSC «Rosseti Moscow Region», Moscow, Russia.

Abstract: current fault location methods can be used to simplify distance protection and make its principle more obvious. This paper shows such protection in the context of distribution system and contains general requirements for protection settings calculation.
Keywords: distribution system, distance protection, fault location, protection settings calculation.


Повышение распознаваемости режимов функционирования системы электроснабжения на основе методов машинного обучения
к.т.н. Лоскутов А.А., Митрович М., Осокин В.Ю.,
НГТУ им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород, Россия.

Аннотация: в статье анализируется перспективность применения в релейной защите и автоматике электрических сетей методов, основанных на многократном моделировании, статистической обработке результатов модельных экспериментов и машинного обучения. Предлагаются новые способы объединения логических сигналов от различных пусковых органов устройства многомерной релейной защиты для повышения надежности и распознаваемости нормальных и аварийных режимов работы энергосистемы с помощью искусственной нейронной сети и методом дерева решений. Определены параметры срабатывания пяти отдельных одномерных пусковых органов по критерию Байеса минимизации среднего риска.
Ключевые слова: интеллектуальные электрические сети, распознаваемость режимов работы сети, много- мерная релейная защита, машинное обучение, искусственная нейронная сеть, дерево решений, статистика, пусковые органы.

Improving the recognition of power supply systems operation modes based on the methods of machine learning

Ph. D. Loskutov A.A., Mitrovic M., Osokin V.Yu.,
NNSTU n.a. R.E. Alekseev, Nizhny Novgorod, Russia.

Abstract: the article analyzes the prospects of applying methods based on multiple simulation, statistical processing of the results of model experiments and machine learning in relay protection and automation of electrical networks. New methods are proposed for combining logical signals from various triggering elements of a multidimensional relay protection device to increase the reliability and recognizability of normal and emergency modes of power system operation using an artificial neural network and the decision tree method. The parameters of actuation of five separate onedimensional launching elements were determined according to the Bayesian criterion for minimizing the average risk.
Keywords: intelligent electrical networks, recognizability of network operating modes, multidimensional relay protection, machine learning, artificial neural network, decision tree, statistics, triggering elements.


Использование систем накопления энергии для функционального резервирования
к.т.н. Бык Ф.Л., к.т.н. Мышкина Л.С.,
НГТУ, г. Новосибирск, Россия.

Аннотация: статья посвящена исследованию применения систем накопления энергии в задачах функционального резервирования. Сформулированы требования к системе накопления энергии для выполнения функций управления конфигурацией графика нагрузки и резервирования электроснабжения электроприемников первой категории надежности. В работе показана приоритетность применения проточных накопителей. Их установка на стороне потребителя позволяет значительно повысить коэффициенты плотности и неравномерности графика нагрузки и в разы сократить время прерывания электроснабжения ответственных электроприемников.
Ключевые слова: система накопления энергии, управление спросом, энергорайон, регулирование графика нагрузки, бесперебойность, эффект.

Energy storage systems as part of a secure electric supply
Ph.D. Byk F., Ph.D. Myshkina L., NSTU, Novosibirsk, Russia.

Abstract: the research of the energy storage systems using for secure electric supply. Requirements for the performance of the functions of managing the load schedule and backup power supply of power consumers of the first reliability category for energy storage systems are formulated. The priority of using flow energy storage devices is shown. Their installation at the consumer increases the density and unevenness of the load schedule and reduces the time of power supply interruption to critical power consumers.
Keywords: energy storage system, demand respond, load schedule regulation, uninterrupted, effect.


Методы учета факторов, влияющих на точность управляемой коммутации силового электрооборудования
Александрова М.И., ЧГУ им. И.Н. Ульянова – ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: управляемая коммутация силового электрооборудования предназначена для ослабления переходных процессов и предотвращения нарушений работы сети и повреждения оборудования. Снижение интенсивности переходных процессов достигается надлежащим выбором момента коммутации с учетом режима работы коммутируемого электрооборудования. Необходимым условием эффективности управляемой коммутации является точное прогнозирование времени работы выключателя. В работе показывается, что для достижения необходимого качества управляемой коммутации необходимо учитывать не только собственное время включения и отключения выключателя, но и динамические характеристики электрической прочности контактного промежутка, изменение собственного времени включения и отключения при изменении температуры окружающей среды, давления рабочей жидкости или газа в приводе, напряжения питания электромагнитов управления, время простоя и износ контактной системы. Предлагаются способы компенсации постоянной составляющей ошибки коммутации и оценки момента фактической коммутации на основе методов адаптивного структурного анализа сигналов.
Ключевые слова: управляемая коммутация электрооборудования, точность управляемой коммутации, факторы, влияющие на точность коммутации, адаптивный структурный анализ сигналов.

Accounting methods of factors affecting the accuracy of power electrical equipment controlled switching
Alexandrova M.I., Chuvash State University - EKRA RPE Ltd, Cheboksary, Russia.

Abstract: the controlled switching of power electrical equipment is intended to reduce transients and prevent network disruption and equipment damage. The reduction of the transition processes intensity is achieved by an appropriate choice of the switching moment, taking into account the operating mode of the switched electrical equipment. A prerequisite for the controlled switching efficiency is accurate forecasting of the circuit breaker operating time. It is shown that to achieve the required quality of the controlled switching is necessary to consider not only operating time but also the dynamic characteristics of the dielectric strength of the contact gap and the operating time variation influenced by the ambient temperature, the pressure of the working fluid or gas in the drive, the DC operating voltage, the idle time and wear of the contact system. Methods for compensation of the static component of the operation time error and estimation of the actual switching moment based on adaptive structural analysis of signals are proposed.
Keywords: controlled switching of power electrical equipment, controlled switching accuracy, factors affecting the accuracy of controlled switching, adaptive structural analysis of signals.


Учет неоднородностей линии с целью повышения точности двухстороннего волнового ОМП
к.т.н. Козлов В.Н., Ермаков К.И., Кирюшин М.И., ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: в статье описан метод учета скорости волны на неоднородных участках линии электропередачи при двухстороннем волновом определении места повреждения. Предложен способ повышения точности волнового определения места повреждения по результатам анализа аварийных событий с известными координатами повреждений.
Ключевые слова: определение места повреждения, волновой метод, линия электропередачи.

Accounting for line inhomogeneities to improve accuracy two-way wave method of determining the location of damage place
Ph.D. Kozlov V.N., Ermakov K.I., Kirushin M.I., «NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: the article describes a method for taking into account the wave velocity on inhomogeneous sections of a power line when twoway wave determination of the damage location is performed. A method for improving the accuracy of wave determination of the damage location based on the results of analysis of emergency events with known damage coordinates is proposed.
Keywords: the fault location, wave method, transmission line.


Программное обеспечение «Сетевой анализатор» для испытаний оборудования цифровых подстанций

Семенов К.Г., Михайлов Е.В.,
ООО «НПП «Динамика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: в статье рассматриваются функциональные возможности нового программного обеспечения, разработанного специалистами НПП «Динамика» для анализа сетевого трафика цифровых подстанций, а также его практическое применение.
Ключевые слова: сетевой анализатор, МЭК 61850, шина процесса, SV, GOOSE.


Автоматизация солнечных электростанций
к.т.н. Наумов В.А., к.т.н. Матисон В.А., Прокопьев В.В., Сермеев М.Ю.,
ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: описаны особенности построения автоматизированной системы управления технологическими процессами солнечных электростанций на базе специализированного программно-технического комплекса по автоматизации технологических процессов электротехнической части объектов генерации и распределения электроэнергии. Рассмотрена реализация автоматизированной системы диспетчерского управления на примере Ахтубинской солнечной электростанции.
Ключевые слова: солнечная электростанция, солнечные панели, коммутационный шкаф постоянного тока, блочно-модульные инверторные установки, инверторы, система автоматического управления инверторной станции, автоматизированная система диспетчерского управления, система обмена технологической информацией с автоматизированной системой Системного оператора, автоматизированная система управления технологическими процессами.


Макет солнечной электростанции НПП «ЭКРА»
Быков К.В., Ерезеев А.Н., Иванов А.Л., Казаков Е.И., Лях А.В., Можайкин А.Ю.,
ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: в статье представлено описание макета солнечной электростанции, введенного в работу на ООО НПП «ЭКРА», и приведены некоторые результаты его эксплуатации.
Ключевые слова: солнечная электростанция, инвертор, инсоляция, точка отслеживания максимальной мощности (Maximum Power Point Tracking - MPPT).

Здесь Вы можете подписаться на новости рекламно-издательского центра «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике».
При публикации новостей на Вашу электронную почту
будут приходить письма с уведомлением.

Чтобы подписаться на новости, заполните, пожалуйста, все поля: