Формирование обобщенных информационных признаков для повышения распознаваемости аварийных режимов релейной защитой и автоматикой
д.т.н. Куликов А.Л., к.т.н. Лоскутов А.А.,
НГТУ им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород, Россия,
д.т.н. Илюшин П.В.,
Институт энергетических исследований Российской академии наук, г. Москва, Россия.

Аннотация: современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики (РЗА) с поддержкой МЭК 61850 обеспечивают доступ к большому количеству информации о защищаемом или управляемом электроэнергетическом объекте в режиме реального времени. Открытым остается вопрос по использованию информации (Big Data) для повышения параметров технического совершенствования интеллектуальных электронных устройств цифровых подстанций. Возникают предпосылки для построения современных энергосистем с устройствами РЗА нового поколения, работающих по новым информационным алгоритмам. В частности, целесообразно развитие многопараметрических защит, использующих более чем один информационный параметр: модули тока, напряжения, производных от них, фазовые углы, активные и реактивные сопротивления и др. Также перспективен информационный подход, основанный на многократном моделировании и статистической обработке результатов моделирования. В статье рассмотрены вопросы повышения чувствительности многопараметрической релейной защиты (РЗ) на примере защиты дальнего резервирования. Для технического упрощения многопараметрической защиты и снижения вычислительной нагрузки на устройство РЗА предложен переход к «обобщенным признакам». Реализуется выделение из множества анализируемых признаков (токов, напряжений, их производных, сопротивлений, приращений токов, углов между током и напряжением и др.) наиболее информативных за счет применения методов «сжатия данных». Переход к обобщенным признакам упрощает параметрирование уставок, а процесс принятия решения устройством РЗА сводится к получению обобщенного признака и сравнению его с безразмерной уставкой в относительных величинах. Для формирования обобщенных информационных признаков исследуются два математических метода: метод главных компонент (МГК) и линейный дискриминант Фишера (ЛДФ).

Ключевые слова: многопараметрическая релейная защита, дальнее резервирование, чувствительность, сжатие данных, имитационное моделирование, метод главных компонент, линейный дискриминант Фишера.

Application of generalized information features for improving the emergency modes recognition of the relay protection and automation
D.Sc. Kulikov A.L., Ph.D. Loskutov A.A.,
NNSTU n.a. R.E. Alekseev, Nizhny Novgorod, Russia,
D.Sc. Ilyushin P.V.,
Energy Research Institute of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia.

Abstract: modern microprocessor-based relay protection and automation (RPA) devices with IEC 61850 support allow access to a large amount of information about a protected or controlled electric power facility in real time. The question of using this information (Big Data) to improve the parameters of technical improvement of intelligent electronic devices of digital substations remains open. There are prerequisites for the construction of modern power systems with relay protection devices of a new generation, working on new information algorithms. In particular, it is expedient to develop multi-parameter protections using more than one information parameter: modules of current, voltage, derivatives from them, phase angles, active and reactive resistances, etc. An information approach based on multiple modeling and statistical processing of modeling results is also promising. The article deals with the issues of increasing the sensitivity of multi-parameter relay protection (RP) on the example of long-range redundancy protection. For technical simplification of multi-parameter protection and reduction of the computational load on the RPA device, a transition to «generalized features» is proposed. The selection of the most informative features from the set of analyzed features (currents, voltages, their derivatives, resistances, increments of currents, angles between current and voltage, etc.) is implemented through the use of data compression methods. The transition to generalized features simplifies the parameterization of settings, and the process of making a decision by the RPA device is reduced to obtaining a generalized feature and comparing it with a dimensionless setting in relative terms. For the formation of generalized information features, two mathematical methods are studied: principal component analysis (PCA) and Fisher’s linear discriminant (FLD).

Keywords: multi-parameter relay protection, long-range redundancy, sensitivi-ty, data compression, simulation, principal component analysis method, Fisher’s linear discriminant analysis.

Анализ процессов самозапуска электродвигателей в современных электрических распределительных сетях с позиций релейной защиты
д.т.н. Булычев А.В.,
ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия,
Грибков М.А.,
ПАО «Россети Московский регион», г. Москва, Россия.

Аннотация: рассмотрены процессы самозапуска в распределительных электрических сетях. Показано, что во многих схемно-режимных ситуациях высока вероятность остановки роторов электродвигателей в процессе выбега. Наиболее тяжелым вариантом самозапуска электродвигателей при этом можно считать пуск из неподвижного состояния ротора при минимальном остаточном напряжении на зажимах электродвигателей. Установлено, что этот режим следует принимать в качестве расчетного при выборе параметров срабатывания релейной защиты. При наличии в распределительной сети крупных электродвигателей высокого напряжения, участвующих в самозапуске, необходимо выполнять расчет самозапуска с учетом конкретных параметров агрегатов электродвигатель-механизм и электрической системы.

Ключевые слова: релейная защита, самозапуск, распределительные сети, коэффициент самозапуска.

Analysis of self-starting processes of electric motors in modern electrical distribution networks from the perspective of relay protection
D.Sc. Bulichev A.V.,
«NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia,
Gribkov M.A.,
PJSC «Rosseti Moscow Region», Moscow, Russia.

Abstract: the processes of self-starting in electrical distribution networks are considered. It is shown that in many circuit-mode situations, the probability of stopping the rotors of electric motors during the run-out is high. The most difficult option for self-starting electric motors in this case can be considered starting from the stationary state of the rotor with minimal residual voltage at the terminals of electric motors. It is established that this mode should be taken as the calculated one when selecting the parameters of the relay protection operation. If there are large high-voltage electric motors involved in self-starting in the distribution network, it is necessary to calculate self-starting taking into account the specific parameters of the electric motor-mechanism units and the electrical system.

Keywords: relay protection, self-start, distribution networks, self-start coefficient.

Адаптивные уставки для реле тока и напряжения
к.т.н. Ефремов В.А.1,2, Ефремов А.В.1,2, Таныгин С.А.1,2,
1 ООО «Релематика», 2 ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: в статье рассмотрен способ формирования адаптивных уставок для релейных защит с одной подведенной величиной. На примере максимальной токовой защиты пояснен алгоритм расчета адаптивных уставок для всех ступеней защиты. Показана возможность применения для микропроцессорных защит адаптивных уставок и их расчет в реальном масштабе времени непосредственно в устройстве защиты.

Ключевые слова: релейная защита, параметр срабатывания, адаптивная уставка, аварийные сос-
тавляющие.

Adaptive settings for current and voltage relays
Ph.D. Efremov V.A.1,2, Efremov A.V.1,2, Tanygin S.A.1,2,
1 Relematika LLC, 2 Chuvash State University, Cheboksary, Russia.

Abstract: the article considers the method of forming adaptive settings for relay protection with one input value. The algorithm for calculating adaptive settings for all protection stages is explained using the example of overcurrent protection. The article shows the possibility of using adaptive settings for microprocessor protection and their real-time calculation directly in the protection device.

Keywords: relay protection, operation parameter, adaptive setting, emergency components.

Возникновение пассивных волн при повреждениях на линиях электропередачи
к.т.н. Козлов В.Н., к.т.н. Ермаков К.И., Кирюшин М.И.,
ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: устройства определения места повреждения (ОМП) линий, использующие волновой принцип, должны учитывать особенности естественных волн при разных условиях возникновения повреждений. В статье эти особенности рассмотрены с помощью математической модели линии электропередачи (ЛЭП) в программном комплексе (ПК) PSCAD.

Ключевые слова: линия электропередачи, определение места повреждения, высокочастотная осциллограмма, переходный процесс.

The occurrence of passive waves in case of damage to power lines
Ph.D. Kozlov V.N., Ph.D. Ermakov K.I., Kiryushin M.I.,
«NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: devices for determining the location of damage to lines using the wave principle should take into account the features of natural waves under different conditions of occurrence of short circuits. In the article, these features are considered using a mathematical model of power lines in the PSCAD software package.

Keywords: transmission line, the fault location, high-frequency oscillogram, transient.

Исследование свойств коэффициента эксцесса в задаче волнового определения места повреждения линий электропередачи
к.т.н. Подшивалин А.Н.,
ООО «Релематика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: методы определения места повреждения (ОМП), основанные на анализе волновых процессов в электрической сети, набирают все большую популярность в связи с высокой точностью и простотой принципа. В статье аналитически исследован один из методов выявления фронта волны для пассивного волнового ОМП на основе коэффициента эксцесса. Порог срабатывания этого измерительного органа оказывается адаптивным и приспосабливается к различным типам помех. При необходимости эта величина может быть скорректирована путем изменения параметров расчета: длины окна и порога эксцесса. Анализ показал, что вне зависимости от вида распределения выборок предшествующего режима поведение измерительного органа универсально описывается величиной отклонения при срабатывании.

Ключевые слова: волновые процессы, волновое определение места повреждения, выбор уставок, коэффициент эксцесса, измерительный орган, фронт волны, отношение сигнал-шум.

Properties of excess function applied to traveling wave fault location of transmission lines
Ph.D. Podshivalin A.N.,
Relematika LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: fault location methods based on traveling waves analysis become more and more popular due to high precision of distance to fault estimation. One of wave-front detection methods based on excess function is studied in a closed-form in this paper. A threshold of the wavefront detector as adaptive to various noise signals. The threshold can be modified using parameters of the formula: window length and excess threshold. The study revealed that the excess function is sensitive to certain deviation level for different types of noise and wave-front raise rate.

Keywords: traveling wave, traveling wave fault location, settings, excess, starting element, wave-front, signal to noise ratio.

Волновые методы определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи
д.т.н. Лачугин В.Ф.,
Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва, Россия.

Аннотация: рассматривается состояние и перспективы развития волновых методов определения места повреждения (ОМП) на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи у нас в стране и за рубежом. Анализируется точность устройств ОМП с учетом влияющих факторов, а также результаты их внедрения на ВЛ различных классов напряжения. Обращается внимание на необходимость повышение точности и надежности устройств ОМП, реализующих волновые методы, при наличии высокочастотных помех на ВЛ и погрешностях синхронизации измеряемых по концам ВЛ сигналов. Исследуется эффективность волновых методов ОМП на ВЛ с ответвлениями и с применением односторонних методов измерений.

Ключевые слова: определение места повреждения, волновые методы, воздушные линии, точность, синхронизация измеряемых сигналов, ответвления, кабельные участки, опыт эксплуатации.

Traveling wave fault location methods on overhead transmission lines
D.Sc. Lachugin V.F.,
National Research University «MPEI», Moscow, Russia.

Abstract: the state and development prospects of traveling wave fault location (FL) methods on overhead transmission lines (OTL) in our country and abroad are considered. The fault location devices accuracy is analyzed taking into account the influencing factors, as well as the results of their implementation on OTL of various voltage classes. Attention is drawn to the need to improve the accuracy and reliability of FL devices implementing traveling wave methods in the presence of high-frequency interference on the overhead line and synchronization errors of measured signals at the ends of the overhead line. The efficiency of traveling wave methods on overhead lines with branches and using one-sided measurement methods is investigated.

Keywords: fault location, traveling wave methods, overhead transmission lines, accuracy, synchronization of measured signals, branches, cable sections, operational experience.

Моделирование измерительных трансформаторов и фильтров симметричных составляющих на основе фазных координат
д.т.н. Крюков А.В.,
Иркутский государственный университет путей сообщения; Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия,
д.т.н. Суслов К.В.,
Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва, Россия; Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия,
Кодолов Н.Г.,
Филиал АО «Системный оператор Единой энергосистемы», Кубанское региональное диспетчерское управление, г. Краснодар, Россия.

Аннотация: определение уставок релейной защиты и автоматики (РЗА) связано со сложными расчетами режимов. Традиционно эти расчеты проводят на основе симметричных составляющих, что требует формирования схем замещения разных последовательностей. Такой подход может приводить к ошибкам как на этапах определения режимов, так и при непосредственном моделировании устройств РЗА. Адекватное моделирование измерительных трансформаторов, фильтров симметричных составляющих и присоединенных к ним цепей позволяет решить эту проблему, а также осуществить предварительную настройку устройств РЗА. Для совместного определения режимов силовых и вторичных цепей, подключенных к измерительным трансформаторам тока и напряжения, использовались методы моделирования электроэнергетических систем в фазных координатах.

Ключевые слова: электроэнергетические системы, фильтры напряжений и токов симметричных
составляющих, измерительные трансформаторы, фазные координаты, моделирование.

Modeling of measuring transformers and filters of symmetric components on the basis of phase coordinates
D.Sc. Kryukov A.V.,
Irkutsk State Transport University; Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russia,
D.Sc. Suslov K.V.,
National Research University MPEI, Moscow, Russia; Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russia,
Kodolov N.G.,
Branch of JSC «System Operator of the Unified Energy System», Kuban regional dispatch office, Krasnodar, Russia.

Abstract: determining the settings of relay protection and automation (RPA) is associated with complex mode calculations. Traditionally, these calculations are carried out on the basis of symmetrical components, which requires the formation of equivalent circuits for different sequences. This approach can lead to errors, both at the stages of determining the modes, and when directly modeling relay protection devices RPA. Adequate modeling of instrument transformers, filters of symmetrical components and circuits connected to them allows solving this problem, as well as pre-configuring RPA devices. To jointly determine the modes of power and secondary circuits connected to measuring current and voltage transformers, methods of modeling electric power systems in phase coordinates were used.

Keywords: electric power systems, voltage and current filters of symmetrical components, measuring transformers, phase coordinates, modeling.

Обзор структур микросетей низкого напряжения с распределенными источниками энергии
д.т.н. Илюшин П.В.,
Институт энергетических исследований Российской академии наук, г. Москва, Россия,
Вольный В.С.,
Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва, Россия.

Аннотация: развитие распределенных источников энергии (РИЭ) позволяет преобразовывать существующие пассивные распределительные сети низкого напряжения в активные. Увеличение размеров таких сетей требует усложнения их систем автоматического управления (САУ), что снижает надежность функционирования РИЭ, а также надежность электроснабжения потребителей. Альтернативной концепцией построения активных распределительных сетей является интеграция в них множества микросетей, имеющих четко определенные электрические границы и функционирующих как единый объект управления по отношению к сети. В микросети интегрируются разнородные РИЭ, включая микрогенерацию на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), а также электроприемники. Мировой опыт показывает, что ключевым фактором в создании микросетей является использование типовых структур, обеспечивающих надежное функционирование всех РИЭ и электроприемников в различных схемно-режимных условиях, в том числе в островном режиме. Это требует наличия набора типовых структур микросетей, позволяющих реализовать принцип «plug-and-play», а также обеспечить эффективность работы как отдельных элементов, так и микросетей в целом. Выбор конкретной структуры микросети должен выполняться на основе топологии размещения РИЭ и электроприемников, конфигурации исходной распределительной сети, а также требований потребителей к надежности электроснабжения и качеству электроэнергии.

Ключевые слова: распределенные источники энергии, распределительная сеть, точка общего присоединения, микросеть, островной режим, силовой преобразователь, статический переключатель.

Overview of low-voltage microgrids architectures with distributed energy sources
D.Sc. Ilyushin P.V.,
Energy Research Institute of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia,
Volnyi V.S.,
National Research University «MPEI», Moscow, Russia.

Abstract: the development of distributed energy sources (DES) makes it possible to transform existing passive low-voltage distribution networks into active ones. The increase in the size of such networks requires the complication of their automatic control systems (ACS), which reduces the reliability of the operation of the DES, as well as the reliability of power supply to consumers. An alternative concept for the construction of active distribution networks is the integration into them of a multitude of microgrids that have clearly defined electrical boundaries and function as a single control object in relation to the network. Heterogeneous DES are integrated into microgrids, including microgeneration based on renewable energy sources (RES), as well as electric receivers. World experience shows that the key factor in the creation of microgrids is the use of standard structures that ensure the reliable functioning of all DES and electrical receivers in various circuit-mode conditions, including in island mode. This requires a set of typical microgrids structures that allow implementing the «plug-and-play» principle, as well as ensuring the efficiency of both individual elements and microgrids as a whole. The choice of a specific microgrid structure should be carried out based on the topology of the placement of DES and electric receivers, the configuration of the initial distribution network, as well as consumer requirements for the reliability of power supply and the quality of electricity.

Keywords: distributed energy sources, distribution network, common connection point, microgrid, island mode, power converter, static switch.

Имитация режимов источника точного времени при испытаниях релейной защиты
к.т.н. Шалимов А.С.,
ООО «НПП «Динамика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: рассмотрены особенности испытаний релейной защиты высокоавтоматизированных подстанций на основе МЭК 61850-9-2, совмещенных с моделированием режимов системы обеспечения единого времени, при помощи альтернативного источника синхронизации в цифровой испытательной системе.

Ключевые слова: синхронизация времени, МЭК 61850, шина процесса, тестирование.

Simulation of synchronization source modes for relay protection testings
Ph.D. Shalimov A.S.,
SPE «Dynamics», Cheboksary, Russia.

Abstract: this paper consider the features of testing relay protection of digital substations based on IEC 61850-9-2 in modes of simulation of the time synchronization system using a digital test system with an alternative time grandmaster clock.

Keywords: time synchronization system, IEC 61850, process bus, protection testing.

«РЕЛАН-61850» - универсальный инструмент для тестирования и анализа интеллектуальных электронных устройств
Ямутин А.Н., Смирнов Д.Е.,
ООО «РЕЛГРИД», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: в статье рассматриваются возможности программного обеспечения для тестирования и анализа устройств РЗА и АСУ ТП с поддержкой МЭК 61850.

Ключевые слова: МЭК 61850, тестирование, MMS, GOOSE, проверка SCL.