Вопросы применения логической защиты линии электропередачи в интеллектуальных распределительных сетях 6-35 кВ
Вертогузов Д.А.(1), д.т.н. Лачугин В.Ф.(1,2) – 1) Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2) Всероссийский институт научно-технической информации (ВИНИТИ) РАН, г. Москва, Россия.

Аннотация: в статье рассматриваются проблемы, существующие в технических решениях по организации логических защит. Анализ данных проблем показал, что для интеллектуальных сетей 6-35 кВ возможны алгоритмические улучшения классического способа логической защиты, в основном в виде применения блокирующих и разрешающих сигналов совместно. Приведены пояснения к общей концепции измерительных и пусковых органов такой модернизации, требуемые расчетные условия и возможные дополнительные функции, повышающие общую надежность защиты. Кроме того, выполнено сравнение с аналогичными защитами с абсолютной селективностью.

Ключевые слова: логическая защита, комбинированный сигнал, интеллектуальные сети.

Issues of application of power transmission line logical protection in intelligent distribution 6-35 kV grids
Vertoguzov D.A.(1), D.Sc. Lachugin V.F.(1) – 1) National Research University «MPEI», 2) All-Russian Institute for Scientific and Technical Information,
Moscow, Russia.

Abstract: the article discusses the problems that exist in technical solutions for the organization of logical protections (LP). Analysis of these problems has shown that algorithmic improvements of the classical LP method are possible for intelligent 6-35 kV grids, mainly in the form of using blocking and permissive signals together. Explanations are given to the general concept of measuring and starting organs of such modernization, the required design conditions and possible additional functions that increase the overall reliability of protection. In addition, a comparison was made with similar protections with absolute selectivity.

Keywords: logical protection, combined signal, intelligent grids.

Сравнение эффективности способов повышения динамической устойчивости параллельной работы электрических станций
Рождественский В.Д.(1), д.т.н. Смоловик С.В.(2), к.т.н. Чудный В.С.(3) – 1) Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, 2) АО «НТЦ ЕС», 3) Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург, Россия.

Аннотация: на базе методики расчета предела динамической устойчивости в простейшей схеме электроэнергетической системы выполнены сопоставительные расчеты для определения влияния различных мероприятий. Расчеты выполнены для двух типов турбогенераторов: генератора ТВВ-800 – машины с высоким использованием активных материалов, отличающейся ухудшенными электромеханическими параметрами (повышенные индуктивные сопротивления, сниженная величина механической инерционной постоянной), и генератора ТВВ-650 с более благоприятными параметрами. Определено влияние длительности аварийного режима, а также ряда параметров турбогенератора. Показано, что из рассмотренных устройств силового режимного регулирования (статический тиристорный компенсатор (СТК), статический синхронный продольный компенсатор (ССПК), статический синхронный компенсатор (СТАТКОМ)) наибольшей эффективностью отличается применение СТАТКОМ.

Ключевые слова: синхронный генератор, предел динамической устойчивости, статический тиристорный компенсатор, статический синхронный продольный компенсатор, статический синхронный компенсатор.

Effectiveness comparison of the methods for increasing the power plants parallel operation transient stability
Rozhdestvensky V.D.(1), D.Sc. Smolovik S.V.(2), Ph.D. Chudny V.S.(3) – 1) Saint Petersburg State University of Industrial Technologies and Design, 2) JSC STC ES, 3) Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia.

Abstract: using a methodology for calculating the transient stability limit in a simple electric power system, comparative calculations were performed to determine the impact of various measures. The calculations were performed for two types of turbogenerators: the TVV-800 generator, a machine with a high use of active materials and degraded electromechanical parameters (increased reactances, reduced mechanical inertia constant), and the TVV-650 generator, which has more favorable parameters and is intended for installation at a promising nuclear power plant. The impact of the emergency mode duration, as well as several turbogenerator time constants, was determined. It was shown that of the power control devices considered (static thyristor compensator (SVC), static synchronous series compensator (SSSC), and static synchronous compensator (STATCOM), the STATCOM offers the greatest efficiency.

Keywords: synchronous generator, transient stability limit, static thyristor compensator, static synchronous series compensator, static synchronous compensator.

Распознавание отражённых волн в сигнале переходного процесса для локации повреждений линии электропередачи
к.т.н. Ермаков К.И. – ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: в статье представлены результаты распознавания отражённых волн в осциллограммах при коротких замыканиях на воздушной линии электропередачи. В исследованиях применены методы цифровой обработки сигналов: спектрально-временной анализ, полосовая фильтрация, композитное представление сигнала. Описан метод выделения отражённой волны на основе корреляционного сравнения с паттерном прямой (падающей) волны. Предложенный алгоритм позволяет верифицировать результат двухстороннего волнового расчёта и обеспечивает возможность односторонней локации при отказе основного метода. Все результаты получены на реальных аварийных осциллограммах с известной координатой повреждения.

Ключевые слова: линия электропередачи, определение места повреждения, короткое замыкание, электромагнитная волна, отражённая волна.

Recognition of reflected waves in transient signal for fault location on power transmission lines
Ph.D. Ermakov K.I. – «NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: this paper presents the results of recognizing reflected waves in oscillograms during short circuits on power transmission lines. The research employs digital signal processing methods, including time–frequency analysis, bandpass filtering, and composite signal representation. A method for extracting the reflected wave based on correlation matching with a pattern of the direct (incident) wave is proposed. The developed algorithm allows verification of the results of two-ended traveling wave fault location and provides a means for one-ended fault location in the event of a failure of the primary method. All results are obtained using actual fault oscillograms with a known fault location.

Keywords: power transmission line, fault location, short circuit, electromagnetic wave, reflected wave.

Разработка системы автоматического управления твердотельного трансформатора при создании микросети постоянного тока
Вольный В.С., д.т.н. Илюшин П.В. – Институт энергетических исследований Российской академии наук (ИНЭИ РАН), г. Москва, Россия.

Аннотация: широкое внедрение распределенных энергоресурсов (РЭР) на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) стало драйвером развития сетей постоянного тока низкого напряжения (СПТ НН). Для их интеграции в сети переменного тока применяются силовые электронные преобразователи (СЭП). При ограниченной мощности сети переменного тока низкого напряжения требуется строительство новых трансформаторных подстанций, а потери на преобразование электроэнергии до уровня СПТ НН приводят к увеличению цены на электроэнергию до 30%. Однако создание СПТ НН возможно за счет применения твердотельного трансформатора (ТТТ), имеющего существенные преимущества в части управления параметрами режима. ТТТ подключается к распределительной сети среднего напряжения и формирует звено постоянного тока среднего и низкого напряжения. Применение в ТТТ МОП-транзисторов на основе карбида кремния позволяет использовать частоту коммутации 25 кГц для получения оптимальных массогабаритных показателей и обеспечения требуемых условий охлаждения. В статье приведены результаты разработки и верификация системы автоматического управления (САУ) ТТТ мощностью 630 кВА (10/0,75 кВ) для биполярной микросети постоянного тока. Результаты имитационного моделирования в среде MATLAB Simulink подтверждают, что САУ ТТТ обеспечивает высокое быстродействие и стабильность параметров режима при динамических изменениях (сбросах/набросах) нагрузки. Приведенные результаты могут быть использованы при создании микросетей постоянного тока в современных условиях развития РЭР.

Ключевые слова: распределенные энергоресурсы, микросеть постоянного тока, силовой электронный преобразователь, твердотельный трансформатор, система автоматического управления.

Development of an automatic control system for a solid-state transformer when creating a DC microgrid
Volnyi V.S., D.Sc. Ilyushin P.V. – Energy Research Institute of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia.

Abstract: the widespread adoption of distributed energy resources (DER) based on renewable energy sources (RES) has driven the development of low-voltage direct current (LVDC) networks. Power electronic converters (PECs) are used to integrate them into AC networks. Limited LVDC network capacity requires the construction of new transformer substations, and the losses associated with converting electricity to LVDC levels lead to an increase in electricity prices of up to 30%. However, the creation of LVDC networks is possible through the use of solid-state transformers (SSTs), which offer significant advantages in terms of control over operating parameters. SSTs are connected to the medium-voltage distribution network and form a medium- and low-voltage DC link. The use of silicon carbide MOSFETs in SSTs allows for a switching frequency of 25 kHz, achieving optimal weight and size parameters and ensuring the required cooling conditions. This article presents the results of the development and verification of a 630 kVA (10/0.75 kV) SST automatic control system (ACS) for a bipolar DC microgrid. Simulation results in the MATLAB Simulink environment confirm that the ACS SST provides high response speed and stable operating parameters under dynamic load changes (surges/shedding). These results can be used in the development of DC microgrids in the modern context of DER development.

Keywords: distributed energy resources, DC microgrid, power electronic converter, solid-state transformer, automatic control system.

Исследование влияния режимов работы систем накопления электроэнергии на срок их службы
Меньшов В.А., к.т.н. Пуцылов И.А., д.т.н. Смирнов С.Е. – Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва, Россия.

Аннотация: в статье представлены результаты экспериментальных исследований литий-ионных аккумуляторов на предмет влияния режима их работы на деградацию. Программа испытаний включала варьирование разрядных и зарядных токов, глубин разряда аккумуляторов. Сравнивались также между собой результаты лабораторных испытаний различных систем и марок аккумуляторов. Представлены результаты аппроксимаций экспериментально полученных данных с их последующей экстраполяцией для оценки предполагаемого максимального ресурса аккумуляторов.

Ключевые слова: система накопления электроэнергии, ресурс работы, аккумулятор, литий-ионный аккумулятор, батарея, разрядный ток, зарядный ток, глубина разряда, аппроксимация.

Study of the influence of energy storage systems operating modes on their service life
Menshov V.A., Ph.D. Putsylov I.A., D.Sc. Smirnov S.E. – National Research University «MPEI», Moscow, Russia.

Abstract: this article presents the results of experimental studies of lithium-ion batteries to determine the impact of operating conditions on their degradation. The test program included varying discharge and charging currents, as well as battery depths of discharge. Laboratory test results for various battery systems and brands were also compared. Approximations of the experimental data are presented, followed by extrapolation to estimate the expected maximum battery life.

Keywords: energy storage system, service life, battery, lithium-ion battery, discharge current, charging current, depth of discharge, approximation.

Разработка метода автоматического синтеза оптимальных электрических схем микроэнергосистем
Асмыкович Е.Б.(1), к.т.н. Волошин А.А.(1), д.т.н. Лачугин В.Ф.(1,2), к.т.н. Лебедев А.А.(1) – 1) Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2) Всероссийский институт научно-технической информации (ВИНИТИ) РАН, г. Москва, Россия.

Аннотация: в статье предложен подход к структурной оптимизации схемы микроэнергосистемы на основе генетического алгоритма, обеспечивающего автоматизированное формирование и отбор допустимых вариантов сети по критериям надёжности электроснабжения и стоимости оборудования. Метод основан на графовом представлении схемы, при котором элементы электроэнергетической системы описываются вершинами графа, а электрические связи между ними задаются матрицей смежности, что соответствует современным подходам к моделированию и проектированию микроэнергосистем на основе графовых структур [1]. Практическая значимость работы состоит в разработке инструмента первичного структурного синтеза электрических схем микроэнергосистем как локального объекта электроснабжения, позволяющего сократить пространство поиска проектных решений, выделить конструктивно допустимые конфигурации и сформировать основу для последующей параметрической оптимизации.

Ключевые слова: микроэнергосистема, структурная оптимизация, генетический алгоритм, надежность электроснабжения, фитнес-функция, матрица смежности, графовая модель, синтез схемы.

Method for automatic optimal synthesis of microgrid electrical circuits
Asmykovitch E.B. (1), Ph.D. Voloshin A.A. (1), D.Sc. Lachugin V.F. (1,2), Ph.D. Lebedev A.A. (1) – 1) National Research University «MPEI», 2) All-Russian Institute for Scientific and Technical Information, Moscow, Russia.

Abstract: the article proposes an approach to structural optimization of the scheme microgrid based on a genetic algorithm that provides automated formation and selection of permissible network options according to the power supply reliability criteria and equipment cost. The method is based on a graph representation of the scheme, in which the elements of the electric power system are described by the vertices of the graph, and the electrical connections between them are given by the adjacency matrix, which corresponds to modern approaches to modeling and designing microenergy systems based on graph structures [1]. The practical significance of the work lies in the development of a tool for the primary structural synthesis of microgrid schemes, which allows reducing the space for searching for design solutions, highlighting structurally acceptable configurations and forming the basis for subsequent parametric optimization.

Keywords: microgrid, structural optimization, genetic algorithm, power supply reliability, fitness function, adjacency matrix, graph model, circuit synthesis.

РЗА нового поколения: как термодиагностика помогает предупредить аварию в ячейках 6-35 кВ
Пирогов М.Г. – ООО НПП «Микропроцессорные технологии», г. Новосибирск, Россия.

Аннотация: современная релейная защита должна не только правильно отключать повреждение, но и заранее определять снижение надёжности первичного оборудования.

Ключевые слова: термодиагностика, термомониторинг, релейная защита и автоматика, РЗА, распределительные устройства 6-35 кВ, контактные соединения, переходное сопротивление, локальный перегрев, тепловой разгон, дифференциальная тепловая защита, предиктивная аналитика, беспроводные датчики температуры.

Комплексный подход к оптимизации сетевой инфраструктуры и технического обслуживания высокоавтоматизированных подстанций
Краснов А.А.(1), Кошельков И.А.(1), к.т.н. Воронов П.Л.(1,2) – 1) НПП «ЭКРА», 2) ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: актуальность статьи обусловлена двумя ключевыми проблемами внедрения высокоавтоматизированных подстанций (ВАПС) в современных условиях: дефицитом специализированных импортных сетевых компонентов и несоответствием традиционных методов эксплуатации новым цифровым реалиям. Цель работы – разработка и апробация практических решений, позволяющих снизить зависимость от коммутаторов с поддержкой Precision Time Protocol (PTP) и внедрить эффективную методологию технического обслуживания устройств, использующих протоколы передачи данных на основе стандарта МЭК 61850. В качестве методов использованы натурные эксперименты на коммутационном стенде с применением протокола MSTP в коммутаторах для сегментации локальной вычислительной сети (ЛВС), а также анализ и систематизация промышленного опыта эксплуатации пяти режимов работы интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ) согласно МЭК 61850 на объекте ПС 220 кВ «Тойма-2». Результаты опытов подтвердили возможность сокращения количества требуемых коммутаторов с поддержкой PTP на 40-50% без нарушения синхронизации в шине процесса. Практическое внедрение режимов «Тест» и «Тест/Блокировано» согласно МЭК 61850 позволило полностью отказаться от физической изоляции устройств при проведении основных видов технического обслуживания, а также централизовать управление испытаниями и сократить трудозатраты. Научная новизна заключается в комплексном инженерном решении взаимосвязанных проблем аппаратной доступности и эксплуатационной эффективности, подтвержденном экспериментальными и промышленными данными. Выводы работы формируют основу для адаптации проектных и эксплуатационных практик в условиях импортозамещения и цифровой трансформации энергетики.

Ключевые слова: высокоавтоматизированная подстанция, МЭК 61850, Precision Time Protocol, синхронизация времени, сетевая инфраструктура, режимы работы ИЭУ, техническое обслуживание, MSTP, логическая изоляция.

Тестирование дифференциальной защиты линии электропередачи с использованием цифрового двойника энергосистемы
Пестряев Д.А., Мохов Н.А., к.т.н. Шалимов А.С. – г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: рассмотрены способы комплексных испытаний микропроцессорной дифференциальной защиты линий (ДЗЛ) 110-220 кВ в нестационарных режимах электроэнергетической системы. Тестовые сигналы для полукомплектов ДЗЛ, установленных на концах защищаемой линии электропередачи (ЛЭП), были получены расчётным путём в цифровой модели энергосистемы и сконвертированы в формат COMTRADE. Воспроизведение полученных процессов на полукомплекты ДЗЛ осуществлялось двумя удалённо расположенными синхронизированными компьютерно-управляемыми испытательными комплексами. Выполнена экспериментальная оценка поведения ДЗЛ в режиме нагрузки, при асинхронном ходе, внешних коротких замыканиях (КЗ) с апериодической составляющей и при насыщении трансформатора тока (ТТ), а также при КЗ на защищаемой линии.

Ключевые слова: продольная дифференциальная защита линии, цифровой двойник энергосистемы, тестирование, испытательная система.

Как изучают релейную защиту: базовое образование
д.т.н. Булычев А.В. – ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: рассмотрены процессы инженерной подготовки специалистов в сфере релейной защиты и автоматики электрических систем. Проведен анализ сложившихся образовательных методик в учебных заведениях, реализующих базовую подготовку специалистов. Выявлены наиболее существенные проблемы, препятствующие подготовке высококвалифицированных специалистов. Предложены способы совершенствования базового инженерного образования, позволяющие улучшить качество знаний, умений и навыков выпускников учебных заведений. Обоснован способ ускоренного получения инженерной квалификации выпускниками вузов за счет совмещения учебы с работой и разделения учебных и рабочих дней по дням недели.

Ключевые слова: релейная защита, инженерная подготовка, знания, умения, навыки, совмещение учебы с работой.