Журнал «Релейная защита и автоматизация» №2 (59) 2025
Исследование возможности применения направленной логической защиты шин 6-10 кВ на подстанциях с распределенными источниками энергии
к.т.н. Колесников А.А. (1,2), д.т.н. Куликов А.Л. (3), Старшов И.С. (1) - 1) ООО НПП «ОВИСТ», 2) Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ), 3) НГТУ им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород, Россия.
Аннотация: в статье приведен анализ работоспособности направленной логической защиты шин 6-10 кВ при применении на подстанциях с наличием источников распределенной генерации. Рассмотрены различные особенности релейной защиты с использованием математической модели в программном комплексе PSCAD, определены недостатки и методы их устранения. Даны рекомендации по реализации направленной логической защиты шин.
Ключевые слова: подстанция, распределенные источники энергии, логическая защита шин, релейная защита.
Research the applicability of directional logic bus protection 6-10 kV in substations with distributed energy sources
Ph.D. Kolesnikov A.A. (1,2), D.Sc. Kulikov A.L. (3), Starshov I.S. (1) - 1) LLC SPE «OVIST», 2) Nizhny Novgorod State Engineering and Economic University (NGIEU), 3) NNSTU n.a. R.E. Alekseev, Nizhny Novgorod, Russia.
Abstract: the article contains an analysis of the operability of the directional logic bus protection of 6-10 kV, which used on the substations with distributed energy sources. Different features of relay protection analyzed using a mathematical model in the PSCAD software package; disadvantages and methods of their elimination identified. Recommendations for the use protection are given.
Keywords: substation, distributed energy sources, logic bus protection, relay protection.
Способы использования устройств синхронизированных векторных измерений для прикладных задач электроэнергетики
Авдонин П.М. (1), д.т.н. Лачугин В.Ф. (1,2), к.т.н. Климова Т.Г. (1) - 1) Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2) Всероссийский институт научно-технической информации (ВИНИТИ) РАН, г. Москва, Россия.
Аннотация: рассматриваются перспективные направления применения технологии устройств синхронизированных векторных измерений с учетом оценки возможности их применения в отечественной электроэнергетической отрасли. Представлены сравнительные характеристики SCADA и системы мониторинга переходных режимов с точки зрения функциональности и производимых измерений параметров электрического режима. Проведен анализ недостатков и возможных направлений развития существующих способов использования синхронизированных векторных измерений.
Ключевые слова: устройство синхронизированных векторных измерений, синхронизированные векторные измерения, система мониторинга переходных режимов, телеизмерения, SCADA, релейная защита, короткие замыкания, энергосистема, определение точки возмущения, оценивание состояния энергосистемы, мониторинг параметров оборудования, силовой трансформатор, цифровой двойник.
Phasor measurement unit usages on power grid applied tasks
Avdonin P.M. (1), D.Sc. Lachugin V.F. (1,2), Ph.D. Klimova T.G. (1) - 1) National Research University «MPEI», 2) All-Russian Institute for Scientific and Technical Information, Moscow, Russia.
Abstract: the article discusses promising areas of phasor measurement unit technology application, taking into account their application possibility assessment in the local power industry. SCADA and wide area measurement system comparative performance is presented in terms of functionality and electrical mode measuring. Vector measurements usage existing methods disadvantages and possible directions of development are analyzed.
Keywords: phasor measurement unit, phasor measurements, wide area measurement system, telemetry, SCADA, relay protection, short circuit, power grid, fault location, state estimation, primary equipment parameters monitoring, power transformer, digital twin.
Качественный анализ влияния эквивалентирования апериодических составляющих в токе короткого замыкания на расчёт времени до насыщения трансформатора тока
к.т.н. Рыбалкин А.Д. - Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.
Аннотация: в статье выполнена оценка влияния эквивалентирования суммы апериодических составляющих одной экспонентой на погрешности расчёта времени до насыщения трансформатора тока (ТТ). Показано, что применяемая в настоящее время формула позволяет вычислить параметры эквивалентной экспоненты, отклонение которой от суммы апериодических составляющих необоснованно велико. Предложено для вычисления параметров эквивалентной экспоненты применить метод наименьших квадратов (МНК). Применение этого метода позволило в несколько раз уменьшить погрешность аппроксимации. В свою очередь снижение этой погрешности повлекло и снижение погрешности расчёта времени до насыщения ТТ, а именно его увеличения. Объясняется этот тем, что при разработке применяемого в настоящий момент метода расчёта времени до насыщения ТТ все его допущения были сделаны так, чтобы уменьшить время насыщения. Автор использует аналитическую формулу из курса электромагнитных переходных процессов, учитывающую как вынужденную, так и свободную составляющие тока короткого замыкания (КЗ), включая апериодическую компоненту, которая часто приводит к насыщению сердечников ТТ и искажению вторичных сигналов. Это искажение может вызвать некорректную работу релейной защиты и автоматики (РЗА), что делает актуальной рассматриваемую задачу. По результатам работы можно сделать вывод, что предложенный метод позволяет показать влияние более полного учёта параметров и схемы первичной сети на расчётное время до насыщения. Причём более полный учёт востребован только для случаев, когда минимально необходимое время достоверного измерения тока (даётся разработчиком РЗА) больше расчётного времени до насыщения. Исследование имеет практическую значимость для специалистов в области электроэнергетики, занимающихся проектированием и диагностикой РЗА, а также для анализа аварийных режимов в электрических сетях.
Ключевые слова: измерительный трансформатор тока, намагничивающий ток, время насыщения, погрешность.
Qualitative analysis of the influence of equivalence of aperiodic components in short-circuit current on the calculation of the saturation time of a current transformer
Ph.D. Rybalkin A.D. - Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia.
Abstract: in this paper, we estimate the effect of the equivalence of the sum of the aperiodic components by one exponent on the errors in calculating the time to saturation of the current transformer (TT). It is shown that the formula currently used makes it possible to calculate the parameters of an equivalent exponent, the deviation of which from the sum of the aperiodic components is unreasonably large. It is proposed to use the least squares method (OLS) to calculate the parameters of the equivalent exponent. The use of this method has made it possible to reduce the approximation error several times. In turn, a decrease in this error led to a decrease in the error in calculating the time to saturation of the TT, namely, its increase. This is explained by the fact that when developing the currently used method for calculating the time to saturation of TT, all its assumptions were made in such a way as to reduce the saturation time. The author uses an analytical formula from the course of electromagnetic transients, which takes into account both the forced and free components of the short-circuit current, including the aperiodic component, which often leads to saturation of the cores of current transformers and distortion of secondary signals. This distortion can cause incorrect operation of relay protection and automation (REA), which makes the task under consideration relevant. The results of the work showed that the proposed method makes it possible to show the effect of a more complete consideration of the parameters and scheme of the primary network on the estimated time to saturation. Moreover, more complete accounting is necessary only for cases when the minimum required time for reliable current measurement (given by the RPA developer) is longer than the estimated time before saturation. The research is of practical importance for specialists in the field of electric power engineering involved in the design and diagnosis of REA, as well as for the analysis of emergency modes in electrical networks.
Keywords: measuring current transformer, magnetizing current, saturation time, error.
Влияние насыщения трансформаторов тока на работу измерительных органов релейной защиты
к.т.н. Иванов С.В. - ООО «Релематика», ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, Россия.
Аннотация: задача моделирования нелинейных переходных процессов, возникающих при насыщении трансформаторов тока (ТТ), для соединения вторичных обмоток по схеме «звезда» до сих пор остаётся актуальной. В статье представлена универсальная модель трёхфазной группы ТТ, исследовано влияние насыщения ТТ на погрешность оценки амплитуды и фазы первичного тока с использованием дискретного преобразования Фурье. Обоснована необходимость решения задачи восстановления тока, искаженного насыщением ТТ.
Ключевые слова: релейная защита, трансформаторы тока, насыщение, погрешность.
Influence of current transformer saturation on the operation of relay protection measuring organs
Ph.D. Ivanov S.V. - Relematika, LLC, Chuvash State University, Cheboksary, Russia.
Abstract: this the problem of modeling nonlinear transient processes that occur during current transformer (CT) saturation for a star-connected secondary winding circuit is still relevant. The article presents a universal model of a three-phase CT group, and studies the effect of CT saturation on the error in estimating the amplitude and phase of the primary current using a discrete Fourier transform. The need to solve the problem of restoring current distorted by CT saturation is substantiated.
Keywords: relay protection, current transformer, saturation, accuracy.
Определение места обрыва одной фазы воздушной линии высокого напряжения с применением параметров ненагруженного режима
Левчук В.Э. (1,2), Бабарыкина А.В. (2), к.т.н. Рыбалкин А.Д. (1), к.т.н. Юров А.А. (1) - 1) Донской государственный технический университет (ДГТУ), 2) Филиал ПАО Россети – Ростовское ПМЭС, г. Ростов-на-Дону, Россия.
Аннотация: в статье рассмотрен вопрос определения места повреждения на воздушных линиях 110-220 кВ при возникновении обрыва, то есть при обрыве фазного провода без формирования короткого замыкания. В частности, на примере случаев подобных повреждений в Ростовском ПМЭС рассматривается вопрос идентификации данного повреждения по анализу осциллограмм, а также возможность применения метода определения места повреждения, построенного на основе режима ненагруженной линии. Представлены результаты применения данного метода на практике и дана оценка его эффективности.
Ключевые слова: определение места повреждения, воздушная линия, обрыв, повреждение воздушной линии.
Determining the location of the break of one phase of a high-voltage overhead transmission line using the parameters of an unloaded mode
Levchuk V.E. (1,2), Babarykina A.V. (2), Ph.D. Rybalkin A.D. (1), Ph.D. Yurov A.A. (1) - 1) Don State Technical University (DSTU), 2) Branch of PJSC ROSSETI, the Rostov Main Power Networks Company, Rostov-on-Don, Russia.
Abstract: the article considers the issue of determining the location of damage on 110-220 kV
overhead lines in the event of damage referred to as a break, i.e. when a phase wire breaks without forming a short circuit. In particular, using the example of cases of similar damage in the Rostov Main Power Networks Company, the issue of identifying this damage by analyzing waveforms is being considered, as well as the possibility of using a method for determining the location of damage based on the mode of an unloaded line. The results of using this method in operation are presented and an assessment of its effectiveness is given.
Keywords: determining the location of damage, overhead transmission line, break, damage overhead transmission line.
Кроссплатформенное программное обеспечение для безопасной эксплуатации релейной защиты на объектах критической инфраструктуры
Жуковский А.В. (1), Иванов А.Ю.и (2), Катайкин А.А. (1), Рыжов Э.П. (1), Смирнов Ю.Л. (1), к.т.н. Шалимов А.С. (1) - 1) ООО «НПП «Динамика», г. Чебоксары, Россия, 2) ООО «СИГМА», г. Санкт-Петербург, Россия.
Аннотация: рассматриваются особенности разработки программного обеспечения для испытаний устройств релейной защиты объектов критической инфраструктуры под отечественные операционные системы, основанные на ядре Linux. Выполняется оценка угроз применения программного обеспечения с использованием несертифицированных компонентов в доверенных отечественных операционных системах. Предлагаются подходы и пример разработки безопасного прикладного программного обеспечения для применения на объектах критической инфраструктуры.
Ключевые слова: информационная безопасность, критическая информационная инфраструктура, релейная защита, кроссплатформенное программное обеспечение, операционная система Linux.
Опыт адаптации электротехнической системы автоматизированного проектирования для решения технологических задач при производстве низковольтных комплектных устройств
к.т.н. Трофимов А.В. (1), к.т.н. Трофимов В.А. (1), Корнилов Л.Е. (2) - 1) Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва, Россия, 2) ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.
Аннотация: использование электротехнических систем автоматизированного проектирования при проектировании низковольтных комплектных устройств существенно увеличивает производительность труда проектировщиков за счёт автоматизированного формирования монтажной документации (монтажные схемы и схемы подключения рядов зажимов устройств) на основе принципиальных схем. В организациях, осуществляющих производство низковольтных комплектных устройств, на основе информации базы данных проекта, реализованного в системе автоматизированного проектирования, могут быть автоматически сформированы дополнительные документы, связанные с технологией сборки (надписи для аппаратов и рядов зажимов, кембрики для маркировки проводов, способы комплектования, отображение сечений проводов и прочее). Рассматриваются примеры адаптации системы автоматизированного проектирования цепей вторичной коммутации (САПР ЦВК) в ООО «НПП Бреслер» для повышения производительности труда при подготовке процесса производства.
Ключевые слова: система автоматизированного проектирования, электротехника, низковольтные комплектные устройства.