Контроль успешности пусков асинхронных двигателей в локальных энергосистемах
д.т.н. Фишов А.Г., Дулов И.В., к.т.н. Фролов М.Ю.,
Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), г. Новосибирск, Россия.

Аннотация: наличие значительной доли двигательной нагрузки в структуре потребления электроэнергии при существующих темпах развития распределенной генерации актуализирует задачу обеспечения контроля успешности пусков крупных асинхронных двигателей, эксплуатируемых в локальных энергосистемах. Существующие способы контроля успешности пуска асинхронных двигателей, используемые в крупных энергосистемах, неэффективны в системах малой мощности. Для автоматики контроля успешности пуска асинхронного двигателя в системах соизмеримой мощности двигателя и генерирующих установок требуются корректные модели критических условий, учитывающие как режимы самого двигателя, так и питающей сети. В статье представлены модели критических условий и алгоритм автоматики контроля успешности пусков асинхронного двигателя, результаты исследования их эффективности на цифровой модели локальной системы энергоснабжения. Применение автоматики позволит повысить надежность электроснабжения потребителей, избежать возникновения аварийных режимов и снизить расход ресурса оборудования энергоблоков и двигателей в локальных энергосистемах.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, прямой пуск, контроль успешности пуска, локальная система энергоснабжения, критические параметры режима, автоматика, моделирование.

Controlling the success of induction motor starting in local power systems
D.Sc. Fishov A.G., Dulov I.V., Ph.D. Frolov M.Y.,
Novosibirsk State Technical University (NSTU), Novosibirsk, Russia.

Abstract: with the current development rate of a distributed generation the significant part of the electric power consumption structure presented by a motor load makes more significant the issue of the induction motor successful starting control in local power systems. The existing methods of the successful starting control of the large induction motors that operate at large-scale power systems are not suitable in low-power systems. In power systems with comparable capacity of the motor and generating plants the successful starting control automatics of an induction motor the correct models of critical conditions, taking into account both the modes of motor itself and supply system are required. The article reflects models of critical conditions and the algorithm of the control automatics of the successful induction motor starting, the results of a study of their effectiveness on local power system digital model. The use of control automatics will allow to increase the reliability of power supply to consumers, avoid the occurrence of emergency conditions and increase the power units equipment resource and motors in local power systems.

Keywords: induction motor, direct starting, controlling successful starting, local supply power system, critical mode parameters, automatic, modeling.

Обеспечение эффективности функционирования потребителей при нарушениях электроснабжения и управлении электропотреблением
д.т.н. Папков Б.В.,
Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, г. Княгинино, Россия,
д.т.н. Илюшин П.В.,
Институт энергетических исследований Российской академии наук, г. Москва, Россия,
д.т.н. Куликов А.Л.,
НГТУ им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород, Россия.

Аннотация: в статье приведены результаты анализа возможностей потребителей по обеспечению эффективности функционирования как при нарушениях электроснабжения, так и при управлении электропотреблением в различных схемно-режимных условиях. Показано, что технико-экономические потери от расстройств производственных процессов могут в несколько раз превышать прямые ущербы от отключений электроприемников. Предлагаемый подход к решению задачи рассмотрен на примерах производств потребителей с «жесткими», «слабыми» и «гибкими» технологическими связями, с учетом величины отключения (ограничения) мощности и ее длительности, разветвленности технологической схемы, наличия накопителей, возможности изменения производительности агрегатов и др. Даны рекомендации по созданию оперативной матрицы, элементы которой – участки производства с указанием режима работы при отключении i-й мощности на j-е время, с соответствующим этим величинам ущербами. На основе анализа технико-экономических, энергетических и технологических характеристик производственных процессов предложена совокупность исходных расчетных выражений для оценки составляющих ущерба при единичных нарушениях электроснабжения и нарушениях технологических связей. Рассмотрен вопрос создания системы автоматического управления (САУ) предприятия для автоматизации процесса выбора и реализации оптимального варианта перевода производственных процессов из одного технологического режима в другой.

Ключевые слова: электроэнергетическая система, система электроснабжения, надежность, нарушение электроснабжения, управление электропотреблением, производственный процесс, технологический режим, ущерб, система автоматического управления.

Ensuring the efficiency of consumers’ functioning in case of power supply disruptions and power consumption management
D.Sc. Papkov B.V.,
Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, Knyaginino, Russia,
D.Sc. Ilyushin P.V.,
Energy Research Institute of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia,
D.Sc. Kulikov A.L.,
NNSTU n.a. R.E. Alekseev, Nizhny Novgorod, Russia.

Abstract: the article presents the results of the analysis of the possibilities of consumers to ensure the efficiency of functioning both in case of power supply failures and in the management of power consumption in various circuit-mode conditions. It is shown that the technical and economic losses from disruptions of production processes can be several times higher than the direct damages from power outages. The proposed approach to solving the problem is considered on the examples of consumer productions with «rigid», «weak» and «flexible» technological connections, taking into account the magnitude of the shutdown (limitation) of power and its duration, the branching of the technological scheme, the availability of storage devices, the possibility of changing the performance of units, etc. Recommendations are given for the creation of an operational matrix, the elements of which are production sites with an indication of the operating mode when the i–th power is turned off for the j-th time, with damage corresponding to these values. Based on the analysis of technical, economic, energy and technological characteristics of production processes, a set of initial calculation expressions is proposed to assess the components of damage in case of single power supply disruptions and violations of technological connections. The issue of creating an automatic control system (ACS) of an enterprise for automating the process of selecting and implementing the optimal option for transferring production processes from one technological mode to another is considered.

Keywords: electric power system, power supply system, reliability, power supply disruption, power consumption management, production process, technological re-gime, damage, automatic control system.

Оптимизация мероприятий по снижению технических потерь электроэнергии в воздушных линиях 110-500 кВ
к.т.н. Геркусов А.А.,
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева (КНИТУ – КАИ), г. Казань, Россия.

Аннотация: в статье обоснована актуальность проблемы выбора оптимальных энергосберегающих мероприятий, направленных на снижение потерь электроэнергии в воздушных линиях электропередачи (ВЛ) напряжением 110-500 кВ в зависимости от параметров их режимов работы и параметров самих линий электропередачи (ЛЭП). Определены граничные токовые нагрузки перехода от одного вида мероприятий к другим. Рассмотрены существующие виды технических потерь электроэнергии в ВЛ и методы их расчета. Дана развернутая характеристика нагрузочных потерь, потерь на корону и в линейной изоляции ВЛ. Обоснована необходимость проведения регулярных энергетических обследований потребителей электроэнергии. Целью данной работы является синтез методики, позволяющей на основе использования удельных показателей потерь, характеристик ВЛ и параметров режима их работы оптимально и своевременно планировать проведение технических мероприятий, направленных на снижение различных видов потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 110-500 кВ. На основании применения метода сравнительного анализа величин различных видов технических потерь в электрических сетях, при различных электрических нагрузках, различных плотностях графика нагрузки, различных технических параметрах ЛЭП предложена оригинальная методика оптимального и первоочередного планирования и проведения энергосберегающих мероприятий в электрических сетях общего назначения 110-500 кВ. Разработаны методы расчета граничного тока перехода от одних энергосберегающих мероприятий к другим с учетом параметров самой ЛЭП и режимов ее работы. Предлагаемая методика позволяет оптимально планировать проведение энергосберегающих мероприятий, имея в арсенале исходных данных лишь параметры режима работы и параметры самой обследуемой ЛЭП.

Ключевые слова: воздушная линия электропередачи, нагрузочные потери, потери на корону, потери в изоляции ВЛ, энергосберегающие мероприятия.

Optimization of measures to reduce technical electricity losses in 110-500 kV overhead lines
Ph.D. Gerkusov A.A.,
Kazan National Research Technical university A.N. Tupoleva (KNRTU - KAI), Kazan, Russia.

Abstract: the paper substantiates the relevance of the problem of choosing optimal energy saving measures aimed at reducing electricity losses in overhead power lines with a voltage of
110-500 kV, depending on the parameters of their operating modes and the parameters of the transmission lines themselves. Boundary current loads of transition from one type of measures to others are determined. The existing types of technical losses of electricity in overhead power lines and methods for their calculation are considered. A detailed characteristic is given for load losses, corona losses and in the linear insulation of overhead transmission lines. The necessity of conducting regular energy surveys of electricity consumers is substantiated. The purpose of this work is to synthesize a methodology that allows, based on the use of specific loss indicators, characteristics of overhead lines and parameters of their operation mode, to optimally and timely plan the implementation of technical measures aimed at reducing various types of electricity losses in electrical networks with a voltage of 110-500 kV. Based on the application of the method of comparative analysis of the values of various types of technical losses in electrical networks, under different electrical loads, different load schedule densities, various technical parameters of power lines, an original methodology for optimal and priority planning and implementation of energy saving measures in general purpose electrical networks 110-500 kV. Methods have been developed for calculating the boundary current of the transition from one energy saving measures to others, taking into account the parameters of the transmission line itself and its operating modes. The proposed method makes it possible to optimally plan the implementation of energy saving measures, having in the arsenal of initial data only the parameters of the operating mode and the parameters of the most surveyed transmission line.

Keywords: overhead power transmission line, loss on the crown, the loss in isolation overhead line, energy saving measures.

Анализ результатов натурных испытаний волновых устройств ОМП на ВЛ 35 кВ АО «ДРСК»
к.т.н. Козлов В.Н., к.т.н. Ермаков К.И., Кирюшин М.И.,
ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия,
Макаревич В.А.,
АО «ДРСК», г. Благовещенск, Россия.

Аннотация: в статье описываются опыты однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) линии электропередачи (ЛЭП) 35 кВ с изолированной нейтралью в действующей электрической сети АО «ДРСК». Анализ полученных данных позволяет сделать выводы о преимуществах устройств определения места повреждения (ОМП) на волновом принципе, а также определить их сферу применения.

Ключевые слова: линия электропередачи, определение места повреждения, однофазное замыкание на землю, высокочастотная осциллограмма, переходный процесс.

Analysis of the results of field tests of wave devices for determining the location of damage on the 35 kV power transmission line of JSC «DRSK»
Ph.D. Kozlov V.N., Ph.D. Ermakov K.I., Kirushin M.I.,
«NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia,
Makarevich V.A.,
JSC «DRSK»,Blagoveshchensk, Russia.

Abstract: this article describes the experiments of a single-phase earth fault of a 35 kV power transmission line with an isolated neutral in the operating electrical network of JSC «DRSK». The analysis of the data obtained allows us to draw conclusions about the advantages of devices for determining the location of damage to the wave principle, as well as to determine their scope of application.

Keywords: power transmission line, fault location detection, single-phase earth fault, high-frequency oscillogram, transient.

Одностороннее волновое определение места повреждения на основе сверточной нейронной сети
Федоров А.О.(1,2), к.т.н. Петров В.С.(1,2), к.т.н. Ильин А.А.(1),
1)ЧГУ им. И.Н. Ульянова, 2)ООО «ЭКРА ИТ», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: сложная конфигурация примыкающей электрической сети или наличие на контролируемой линии электропередачи (ЛЭП) кабельных вставок значительно усложняют распознавание волны, вернувшейся от места короткого замыкания (КЗ), при одностороннем волновом определении места повреждения (ОМП). Авторы предлагают не концентрировать усилия на распознавании волны от КЗ и оценке момента ее прихода, а делегировать поиск места повреждения сверточной нейронной сети. В статье сформулированы правила подготовки исходных данных для обучения сверточной нейронный сети, приведены рекомендации по выбору ее архитектуры и правила ее обучения. Исследования показали, что разработанное решение на основе сверточной нейронной сети позволяет с высокой точностью определять место повреждения как на воздушной, так и на кабельно-воздушной ЛЭП.

Ключевые слова: определение места повреждения линии электропередачи, сверточная нейронная сеть

Single-end traveling wave fault location based on convolutional neural network
Fedorov A.O.(1,2), Ph.D. Petrov V.S.(1,2), Ph.D. Ilyin A.A.(1),
1)Chuvash State University, 2)«EKRA IT» LTD, Cheboksary, Russia.

Abstract: the branched configuration of the adjoining electrical network or cable segments on the monitored power line greatly complicate the recognition of the wave, returned from the short circuit, for the single-end fault location. The authors propose not to concentrate efforts on recognizing the wave, returned from the short circuit. Instead of this, authors propose to delegate the fault location to a convolutional neural network. In the article, the rules of preprocessing data for training a convolutional neural network are formulated, recommendations for choosing its architecture and learning rules are presented. The developed solution based on a convolutional neural network makes it possible to locate the fault with high accuracy both on overhead and hybrid power lines.

Keywords: fault location on power line, convolutional neural network.

Функционирование РЗА при нарушениях синхронизации времени на цифровой подстанции
к.т.н. Атнишкин А.Б., Николаев И.Н.,
ООО «Релематика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: синхронизация времени для современных высокоавтоматизированных подстанций (ВАПС) является важным фактором, влияющим на работоспособность релейной защиты и автоматики (РЗА). В статье рассмотрены основные угрозы и потенциальные проблемы, связанные с подсистемой синхронизации времени подстанций (ПС). Предложены меры, направленные на минимизацию последствий на всех уровнях системы, разработаны алгоритмические методы обеспечения корректного поведения функций РЗА в условиях нарушения синхронизации времени на ПС.

Ключевые слова: МЭК 61850, SV, релейная защита и автоматика, синхронизация времени, надежность, безопасность.

Digital substation protection and automation functioning in case of time synchronization failure
Ph.D. Atnishkin A.B., Nikolaev I.N.,
Relematika LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: time synchronization is highly significant risk factor of Modern Highly-automated Substation and it can affect the relay protection and automation system. Major threats and potential problems related to time synchronization subsystem is considered in this paper. Measures aimed on minimizing consequences of substation time synchronization failure are proposed, algorithmic methods of reliability improvement for relay protection and automation are developed.

Keywords: IEC 61850, SV, relay protection, automation, time synchronization, reliability, security.

Количественный способ оценки влияния мер по управлению уязвимостями программного обеспечения на повышение коэффициента готовности ИЭУ РЗА
к.т.н. Карантаев В.Г., Карпенко В.И.,
Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва, Россия.

Аннотация: в статье отражены результаты проведенного компьютерного эксперимента, включающего в себя применение способа количественной оценки влияния компьютерных атак (КА) на функциональную надежность комплекса релейной защиты и автоматики (РЗА) цифровой подстанции (ЦПС). В качестве параметра оценки надежности обосновано использование стационарного коэффициента готовности интеллектуального электронного устройства релейной защиты и автоматики (ИЭУ РЗА) и комплекта резервированных ИЭУ РЗА. Применение разработанной ранее математической модели надежности ИЭУ РЗА и комплекта резервированных ИЭУ РЗА позволило дать оценки влияния мер по управлению уязвимостями системного и прикладного программного обеспечения (ПО) ИЭУ РЗА на повышение коэффициента готовности. Способ расчета является комбинацией математического аппарата полумарковского процесса и гибридного способа моделирования угроз безопасности информации на основе семантических технологий искусственного интеллекта. Данная статья является продолжением исследования, начальный этап которого был описан в статье В.Г. Карантаева и
В.И. Карпенко «Количественный анализ влияния компьютерных атак на надежность функционирования ИЭУ РЗА цифровой подстанции» в научно-практическом журнале «Релейная защита и автоматизация».

Ключевые слова: уязвимость программы, коэффициент готовности, комплект устройств релейной защиты и автоматики, ИЭУ РЗА, функциональная надежность.

A quantitative method for assessing the impact of measures to manage the vulnerabilities of the IED RPA software on increasing the availability factor based on mathematical simulation modeling
Ph.D. Karantaev V.G., Karpenko V.I.,
National Research University «MPEI», Moscow, Russia.

Abstract: the article reflects the results of the conducted computer experiment, which includes the use of a method for quantifying the impact of computer attacks on the dependability of the operation of the RPA DSS (digital substation) complex. As a parameter for assessing dependability, the use of the availability factor of an intelligent electronic device for relay protection and automation (IED RPA) and a set of redundant IED RPA is justified. Using the developed mathematical simulation model of an intelligent electronic device for relay protection and automation (IED RPA) and a set of redundant IED RPA, estimates are made of the impact of measures to manage vulnerabilities of the system and application software (SW) of the IED RPA on increasing the availability factor. The calculation method is a combination of using the mathematical apparatus of the semi-Markov process and a hybrid approach for analyzing threats to information security based on semantic artificial intelligence technologies. This article is a continuation of the study, the initial stage of which was described in the article by V.G. Karantaev and V.I. Karpenko «Quantitative analysis of the impact of computer attacks on the reliability of the functioning of the IED RPA of a digital substation» in the scientific and practical journal «Relay protection and automation».

Keywords: software vulnerability, availability factor, redundant devices of relay protection and automation, IED RPA, functional reliability.

Автоматизация расчёта напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока с модификацией метода расчёта и применением технологии облачных вычислений
Рыбалкин Д.А., Шайда А.Ю.,
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

Аннотация: в статье предложен метод расчета напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока (ТТ). Возможность более точного расчета за счет учета угла сопротивления вторичной обмотки ТТ и нагрузки, а также возможности насыщения ТТ в ряде случаев позволяют избежать замены ТТ на более мощный, а следовательно, и более дорогой. Процесс расчета автоматизирован на персональном компьютере и других устройствах, имеющих выход в Интернет, с модификацией метода расчета и применением технологии облачных вычислений. Реализована форма выбора ТТ из имеющихся в базе данных и ввода дополнительных.

Ключевые слова: трансформатор тока, токовые цепи, нагрузка, напряжение на вторичной обмотке, токовая погрешность.

Алгоритмы автоматической проверки дискретных входов микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики
Смирнов Ю.Л., к.т.н. Шалимов А.С.,
ООО «НПП «Динамика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: рассмотрены алгоритмы испытаний дискретных входов микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики при аттестации и пусконаладке при помощи компьютерно-управляемой испытательной системы, исключающие ручные операции и дополнительные измерительные приборы.

Ключевые слова: релейная защита, дискретный вход, микропроцессорное устройство, автоматизация тестирования.