Динамические свойства датчиков тока нулевой последовательности
д.т.н. Булычев А.В., Дементий Ю. А., ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: выполнен анализ работы трансформатора тока нулевой последовательности как инерционного звена, в том числе выведена передаточная функция по схеме замещения трансформатора тока. Приведены осциллограммы реальных токов нулевой последовательности и представлено их математическое описание во временной и частотной области, показаны спектральные характеристики математических моделей сигналов в зависимости от формы и длительности наблюдения сигнала. Исследовано прохождение сигналов через измерительный трансформатор в переходном режиме. Получены математические выражения во временной и частотной областях, описывающие выходные сигналы и ошибки преобразования трансформатора тока нулевой последовательности при различных входных воздействиях. Представлены результаты экспериментов, в частности — осциллограммы реальных переходных процессов для различных трансформаторов, которые подтверждают достоверность составленных математических моделей. Найдены соотношения параметров, влияющие на ошибку преобразования при работе трансформатора в динамическом режиме. Проанализирована пригодность существующих трансформаторов тока нулевой последовательности для целей релейной защиты. Сформулированы требования к новым трансформаторам тока нулевой последовательности с учетом особенностей современных цифровых устройств релейной защиты и автоматики.
Ключевые слова: трансформатор тока, сигнал, анализ, точность преобразования, релейная защита и автоматика.

Dynamic behavior of zero-sequence current sensors
D. Sc. Bulychev A.V., Dementy Y.A., «NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: the behavior of the zero-sequence current transformer as an inertial element is analyzed, including the transfer function according to the current transformer equivalent circuit. In this article the oscillograms of real zero-sequence currents and their mathematical description in the time and frequency domain are presented, the spectral characteristics of mathematical models of signals depending on the form and duration of the signal observation are shown. A results of the research of the signal passing through measurement transformer in transient mode are shown. Mathematical expressions in the time and frequency domains that describe the output signals and errors of transformation of the zero-sequence current transformer for various input actions are obtained. Also, the article presents the results of experiments, in particular — oscillograms of real transients for various transformers, which confirm the reliability of the used mathematical models. The ratio of the parameters that influence the transformation error during the operation of the transformer in dynamic mode is found. A suitability to use an existing current transformers for power protection purposes are evaluated. The requirements to new zero-sequence current transformers are formulated by reference to specific features of modern digital power-system protection devices.
Keywords: current transformer, signal, analysis, transform accuracy, power-system protection.

Исследование модели функционирования резервированной по несрабатыванию системы релейной защиты
д.т.н. Зеленцов Б.П., СибГУТИ,
к.т.н. Трофимов А.С., НГТУ, г. Новосибирск, Россия.

Аннотация: проведено исследование функционирования резервированной по несрабатыванию системы релейной защиты на основе марковской модели переходов между состояниями в непрерывном времени. В модели учтены ложные срабатывания, излишние срабатывания, отказы в срабатывании, а также внешние и внутренние короткие замыкания. Описание системы с помощью частот переходов между состояниями в стационарном режиме позволило уменьшить число состояний системы и получить ряд показателей эксплуатации и надёжности этой системы.
Ключевые слова: релейная защита энергосистем, резервирование релейной защиты, отказы релейной защиты, восстановление релейной защиты, модель надёжности резервированной системы релейной защиты.

Investigation of model for functioning of reserved relay protection system
Sc. D. Zelentsov B.P., SIBSUTIS, Novosibirsk, Russia.
Ph. D. Trofimov A.S., NSTU, Novosibirsk, Russia.

Abstract: а model for functioning of reserved relay protection system is investigated. The model is based on the theory of Markov processes in continuous time using matrix methods for mathematical operations. The functioning of the system is described by transition frequencies between states and between subsets of the states. Several types of failures are considered in the model. The initial number of 14 states has been reduced to 4 states by partitioning the initial states into 4 subsets. The proposed approach can be applied for modeling systems with a large state space. It allows to operate with matrices of smaller dimensions. Some reliability and functioning characteristics can be calculated, for example, mean down time, mean frequency of failures, steady state unavailability.
Keywords: relay protection system of power systems, reserved relay protection system, failures of relay protection system, model for reliability of reserved relay protection system.

О влиянии распределенной генерации на работу устройств автоматического включения резервного питания
к.т.н. Илюшин П.В., ФГАОУ ДПО «ПЭИПК», г. Санкт-Петербург, Россия.

Аннотация: присоединение объектов распределенной генерации (РГ) осуществляется, как правило, к распределительным электрическим сетям или сетям внутреннего электроснабжения предприятий, где широко применяются устройства автоматического включения резервного питания (АВР). Ввод генерирующих мощностей приводит к существенному изменению схемно-режимных ситуаций, в которых объект РГ может создать условия, когда АВР не сработает, увеличится время срабатывания АВР или возникнет лавина напряжения в узле нагрузки и срабатывание АВР будет недопустимо. Определены характерные области послеаварийных режимов, для случаев срабатывания АВР по факту снижения напряжения, которые необходимо анализировать при выполнении проектов присоединения объектов РГ к существующим электрическим сетям. Сформулированы рекомендации по повышению быстродействия, изменению алгоритмов работы и параметров настройки пусковых органов АВР.
Ключевые слова: распределенная генерация, автоматическое включение резервного питания, релейная защита, пусковой орган по напряжению, лавина напряжения, система возбуждения, пусковой орган по частоте, быстродействие.

Impact of distributed generation on automatic load transfer devices operation
Ph. D. Ilyushin P., FGAOU DPO «PEIPK», St. Petersburg, Russia.

Abstract: distributed Generation (DG) is usually interconnected to distribution electric networks or facilities internal power supply network, where automatic load transfer (ALT) devices are widely used. The injection of generating power leads to a significant change of electric schemes and regimes, so DG can provide conditions when ALT failure to operate or resulting voltage collapse in the load node triggers an invalid operation of ALT. Characteristic areas of post-fault operation, for cases of ALT triggering on the fact of voltage drop, are defined in the article. These areas required to analyze at the planning of interconnection to existing electric grids. Recommendations for increasing the speed of response, changing the algorithms and the settings of the starting elements of ALT are summarized.
Keywords: distributed generation, automatic load transfer, relay protection, voltage starting relay voltage collapse, excitation system, frequency starting relay, speed of response.

Экспериментальные исследования управляемого заземления нейтрали с функцией компенсации полного тока замыкания на землю в сетях 6-10 кВ
д.т.н. Булычев А.В., Дементий Ю.А., к.т.н. Козлов В.Н., ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: представлены результаты экспериментальных исследований управляемого заземления нейтрали с функцией компенсации полного тока однофазного замыкания на землю. Подтверждена способность системы гасить электрическую дугу в месте повреждения при любых типах однофазных замыканий на землю. Результаты экспериментальных исследований подтвердили правильность теоретических решений. Оценены динамические свойства управляемого заземления. Установлено, что гашение электрической дуги осуществляется управляемым заземлением за время не более 60 мс в самых неблагоприятных условиях.
Ключевые слова: однофазное замыкание на землю, гашение дуги, компенсация полного тока, экспериментальные исследования.

Experimental research of the controlled neutral grounding with one-phase earth fault full current compensation function in 6-10 kV networks
D.Sc. Bulychev A.V., Dementy Y.A., Ph.D Kozlov V.N., «NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: the results of the research of controlled neutral grounding with one-phase earth fault full current compensation function are represented in this article. Ability to arc extinction in any case of one-phase earth fault of the system are confirmed. Results of the experimental research confirmed the correctness of the theoretical solutions. The dynamic behavior of the controlled grounding are evaluated. It found that the extinction of the electric arc carried out by controlled grounding in 60 ms in the most unfavorable conditions.
Keywords: one-phase earth fault, arc extinction, full current compensation, experimental research.

Распознавание информационного образа электрического сигнала в условиях его структурной неопределенности
к.т.н. Антонов В.И., к.т.н. Наумов В.А., Иванов Н.Г., Солдатов А.В., к.т.н. Васильева В.Я.,
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, Россия.
ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.
Васильева Д.Е., ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: в SCADA-системах и регистраторах аварийных событий многие осциллограммы не содержат информационной слагаемой. Для отбраковки таких осциллограмм применяются алгоритмы распознавания информационного образа электрического сигнала. Информационный образ сигнала считается рабочим, если в нем присутствует информационная составляющая, в противном случае образ сигнала считается нерабочим.
Классические фильтры, основанные на неадаптивных моделях, приносят оценки информационной составляющей, даже если она отсутствует в сигнале. Этот недостаток усугубляется при распознавании образа сигнала, содержащего составляющие свободного процесса. В этом случае преимущество имеют алгоритмы адаптивного структурного анализа, использующие модели, структура которых априори не известна.
В статье предлагается метод распознавания информационного образа сигнала. Он основан на предположении, что присутствие в сигнале информационной составляющей всегда усиливает оценку ее мощности. При этом противодействие остальных, зачастую доминирующих, компонентов сигнала преодолевается адаптивным структурным анализом путем извлечения информационной составляющей из сигнала.
Распознавание образа сигнала осуществляется путем сравнения оценки мощности шума с адаптивным порогом, пропорциональным оценке мощности информационной составляющей. Считается, что информационный образ сигнала рабочий, если мощность шума ниже порога, иначе полагают, что информационный образ сигнала нерабочий.
Кроме полного адаптивного структурного анализа рассмотрены варианты реализации с помощью составного и гибридного фильтров.
Вычислительный эксперимент подтвердил, что предлагаемый метод распознавания информационного образа сигнала обеспечивает достоверность и стабильность результата в условиях структурной неопределенности сигнала.
Ключевые слова: распознавание информационного образа сигнала, адаптивный структурный анализ сигнала, цифровая обработка сигналов, SCADA, регистратор аварийных событий.

The electricalsignal information image recognition under conditions of structural ambiguity
Ph. D. Antonov V.I., Ph. D. Naumov V.A., Ivanov N.G., Soldatov A.V., Ph.D. Vasilieva V. J.
Chuvash State University,
EKRA Research and Production Enterprise LTD, Cheboksary, Russia.
Vasilieva D.E., EKRA Research and Production Enterprise LTD, Cheboksary, Russia.

Abstract: in SCADA systems and disturbance recorders a lot of oscillograms do not contain an information component. Algorithms of recognition of the electrical signal information image are applied to reject such oscillograms. The signal information image is considered to be operational if it contains an information component, otherwise the signal image is considered to be non-operational. Classical filters, based on nonadaptive models, bring estimates of the information component even if it is missing in the signal. This drawback is aggravated when recognizing the image of a signal which contains the free process components. In this case algorithms using adaptive structural analysis models, which structure is unknown a priori, have the advantage. This article offers the method of recognition of the information image of the signal. It is based on the assumption that the presence of the information component in the signal always enhances the estimation of its power. In this case adaptive structural analysis overcomes the opposition of the dominant signal components by extracting the information component from the signal. Recognition of the signal image is carried out by comparing the noise power estimate with the adaptive threshold, proportional to the estimation of the information component power. The signal information image is considered to be operational, if the noise power is below the threshold, otherwise the signal image is considered to be nonoperational. In addition to the full adaptive structural analysis embodiments with composite and hybrid filters are considered. The computational experiment confirmed that the proposed method of recognition of the signal information image ensures the reliability and stability of the result under conditions of structural ambiguity of the signal.
Keywords: signal information image recognition, signal adaptive structural analysis, digital signal processing, SCADA, disturbance recorder.

Коррекция нелинейно искаженного тока
д.т.н. Лямец Ю.Я., Атнишкин А.Б., к.т.н. Воронов П.И., Никонов И.Ю., ООО «Релематика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: коррекция сигнала, искажённого вследствие насыщения магнитопровода трансформатора тока, принадлежит к числу задач теоретических основ релейной защиты. Общая задача допускает разделение на составные части: сегментацию, экстраполяцию, восстановление, спектральный анализ. К каждой из элементарных задач найдены подходы, приводящие к регулярным методам решения. Сегментация – обнаружение участков правильной трансформации – осуществляется с применением опорных сигналов, метода наименьших квадратов и обучения на плоскости «оценка-невязка». Восстановление – функция алгоритмической модели трансформатора тока (симулятора). Рассмотрены две версии. Адаптивное восстановление предполагает экстраполяцию участка правильной трансформации с последующим синтезом модели, неадаптивное строится на базе априорной информации о трансформаторе в режиме
насыщения.
Ключевые слова: трансформатор тока, насыщение, коррекция, сегментация, восстановление.

Correction of non-linearly distortion current
D.Sc. Liamets Yu.Ya., Atnishkin A.B., Ph.D. Voronov P.I., Nikonov I.Yu., Relematika Ltd, Cheboksary, Russia.

Abstract: сorrection of a signal distorted by the saturation of the magnetic circuit of the current transformer belongs to the number of problems of the theoretical bases of relay protection. The general problem can be divided into component parts: segmentation, extrapolation, restoration, spectral analysis. To each of the elementary problems, approaches that lead to regular methods of solution are found. Segmentation – the detection of areas of correct transformation – is carried out using reference signals, the method of least squares and learning on the plane «scorediscrepancy». Restoration is a function of the algorithmic model of the current transformer (simulator). Two versions are considered. Adaptive restoration involves extrapolating the correct transformation area with the subsequent synthesis of the model, the non-adaptive one is built on the basis of a priori informationabout the transformer in saturation mode.
Keywords: current transformer, saturation, correction, segmentation, restoration.

Электромеханические бистабильные реле
Трутко К.В., ООО «ФИНДЕР», г. Москва, Россия.

Аннотация: рассмотрены особенности конструкции, принцип действия и назначение реле следующих типов: электромеханические импульсные, бистабильные, поляризованные, шаговые реле.
Ключевые слова: импульсные или бистабильные электромеханические реле, поляризованные бистабильные реле, бистабильное электромеханическое реле с двумя обмотками катушки, шаговые реле.

Новое поколение системы оперативного постоянного тока «ExOnSy» с обеспечением передачи данных по МЭК 61850
Шавловский С.В., Слесарчук А.А., Завгородний М.С., АО «Электронмаш», г. Санкт-Петербург, Россия.

Аннотация: статья описывает вызовы, с которыми сталкивается СОПТ в условиях «цифровизации» энергообъектов и промышленных предприятий, связанную с этим эволюцию системы мониторинга СОПТ, обеспечивающую передачу данных в АСУ ТП по МЭК 61850, приводятся предложения по структурированию данных системы мониторинга на базе логических узлов и объектов данных.
Ключевые слова: СОПТ, система мониторинга, диагностика, передача данных, ЦПС, МЭК 61850, логические узлы, объекты данных, структурирование данных.

Особенности снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока
Александров Н.М., ООО «НПП «Динамика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: одной из наиболее значимых характеристик трансформатора тока (ТТ) является характеристика намагничивания или вольт-амперная характеристика (ВАХ), представляющая собой зависимость напряжения на вторичных выводах трансформатора от тока, протекающего по вторичной обмотке трансформатора. Данная характеристика снимается как при приемо-сдаточных испытаниях, так и во время периодических испытаний, когда трансформатор тока уже находится в эксплуатации. По резкому снижению ВАХ и изменению её крутизны может быть выявлена наиболее распространенная неисправность ТТ – витковое замыкание обмотки. Эта, казалось бы, несложная проверка все же вызывает некоторые вопросы. Зачастую характеристика намагничивания или контрольные точки, измеренные при очередной проверке, значительно отличаются от полученных на заводе-изготовителе. Несоответствия в большинстве случаев возникают из-за того, что для проверки используются разные устройства.
Ключевые слова: ВАХ, характеристика намагничивания, трансформатор, РЕТОМ.

Опыт интеграции микропроцессорных устройств на ПС 500 кВ «Усть-Кут» в программно-технический комплекс (ПТК) EVICON
Клементьев А.В., Прокопьев В.В., ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: в статье рассмотрены вопросы построения современной АСУ ТП электрической подстанции с использованием новых протоколов передачи данных и технологий резервирования локальной вычислительной сети. Проанализированы существующие варианты интеграции устройств, протоколы передачи данных, способы синхронизации времени и резервирования сети. В качестве примера взята АСУ ТП подстанции 500 кВ «Усть-Кут».
Ключевые слова: АСУ ТП электрических подстанций, МЭК 61850, интеграция оборудования в АСУ ТП, локальные вычислительные сети, PRP (Parallel Redundancy Protocol).