Журнал «Релейная защита и автоматизация» №4 (45) 2021
Применение дифференциально-логической защиты для повышения надежности распределительных сетей с. 10-15
д.т.н. Шарыгин М.В., к.т.н. Севостьянов А.А., к.т.н. Вуколов В.Ю.,
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород, Россия,
Петров А.А.,
АО «НИПОМ», г. Нижний Новгород, Россия.

Аннотация: протоколы обмена информацией, описанные в стандарте МЭК­61850, позволяют взаимодействовать интеллектуальным электронным устройствам (ИЭУ) различных производителей. Масштабирование информационной сети до размеров электросетевого района расширит возможности локальных ИЭУ за счет возможности получения данных из любой точки электрической сети. Эта особенность позволит разработать новые методы выявления аварийных режимов, более совершенные, чем существующие, и применить новые подходы к организации системы релейной защиты современных распределительных сетей, в том числе с источниками распределенной генерации. В статье рассмотрен перспективный – дифференциально­логический метод выявления аварийных режимов электрических сетей. Защита, реализующая данный метод, сможет адаптироваться под топологию электрической сети, контролировать состояние измерительных трансформаторов тока и линий связи. Дифференциально­логическая защита характеризуется высокой чувствительностью и быстродействием. При отказе измерительных трансформаторов тока решение об отключении поврежденного присоединения принимается на основании сигналов от смежных измерительных трансформаторов. Это позволяет значительно повысить как техническое совершенство и надежность защиты сети, так и надежность электроснабжения в целом.

Ключевые слова: надежность электроснабжения, релейная защита, дифференциально­логическая защита, короткое замыкание.

Application of differential-logical protection to improving the distribution networks reliability
D.Sc. Sharygin M.V., Ph.D. Sevostyanov A.A., Ph.D. Vukolov V.Y.,
Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev,
Petrov A.A.,
JSC «NIPOM», Nizhny Novgorod, Russia.

Abstract: the data exchange protocols in the IEC­61850 allow interoperability of intelligent electronic devices (IED) from different manufacturers. Scaling the information network to the power grid area will expand the local IED capabilities due to the ability to receive data from any power grids point. This feature allows to develop new methods for detecting emergency modes, more advanced than existing ones, and apply new approaches to the relay protection organization for distribution networks, including those with distributed generation sources. The article considers a differential­logical method of identifying electrical networks emergency modes. The relay protection implementing this method will be able adapting to the electrical network topology, monitoring the current measuring transformers and communication lines state. Differential logic protection is characterized by high sensitivity and high­speed operation. In case of measuring current transformers failure, the decision to disconnecting faulted power line is made on the signals from adjacent measuring transformers basis. This allows you to significantly improve both the network protection technical perfection and reliability, and power supply in general reliability.

Keywords: power supply reliability, relay protection, differential­logic protection, short circuits.

Входное сопротивление и затухание несогласованности ВЧ трактов по воздушным ЛЭП
к.т.н. Шкарин Ю.П.,
АО «Институт «Энергосетьпроект», г. Москва, Россия,
к.т.н. Харламов В.А.,
ООО «Юнител Инжиниринг», г. Москва, Россия.

Аннотация: в статье рассмотрены входное сопротивление и затухание несогласованности высокочастотных трактов по воздушным линиям электропередачи. Приведены влияющие на данные параметры факторы. Показаны особенности их частотных зависимостей в высокочастотных трактах с большим и малым рабочим затуханием.

Ключевые слова: высокочастотный тракт, воздушная линия электропередачи, входное сопротивление, затухание несогласованности, фильтр присоединения.

Input impedance and return loss of the of paths along overhead power lines
Ph.D. Shkarin Y.A.,
JSC Institut Energosetproject, Moscow, Russia,
Ph.D. Kharlamov V.A.,
Unitel Engineering LLC, Moscow, Russia.

Abstract: this paper discusses the input impedance and the return loss of the high frequency paths along overhead power lines. The factors influencing these parameters are given. The features of their frequency characteristics for high frequency paths with high and low line attenuation are shown.

Keywords: high frequency path, overhead power line, input impedance, return loss, coupling device.

Анализ эффективности способов и средств ограничения и координации токов короткого замыкания в распределительных сетях с объектами распределенной генерации
д.т.н. Илюшин П.В.,
Институт энергетических исследований Российской академии наук, г. Москва, Россия,
Команденко А.В.,
АО «НТЦ ФСК ЕЭС», г. Москва, Россия.

Аннотация: массовая интеграция объектов распределенной генерации (РГ), включая объекты на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и микрогенерации, в распределительные сети низкого (НН) и среднего напряжения (СН) в ряде схемно­режимных ситуаций приводит к недопустимому повышению уровней токов короткого замыкания (ТКЗ). Для предотвращения возможных негативных последствий необходимо своевременно разрабатывать и реализовывать организационные и технические мероприятия по ограничению и координации ТКЗ. В статье рассмотрены особенности участия объектов ВИЭ, на примере ветроэнергетических установок различных видов, в подпитке ТКЗ места повреждения. Приведены дополнительные факторы, влияющие на уровни ТКЗ в распределительных сетях НН и СН при реализации мероприятий по повышению энергоэффективности и энергосбережению. Представлены результаты анализа известных способов и средств ограничения и координации ТКЗ, а также выполнена оценка возможности и эффективности их применения в сетях НН и СН. Выбор на основании технико­экономического обоснования эффективных решений, с учетом особенностей распределительных сетей, опыта их эксплуатации и возможностей современных устройств на базе элементов силовой электроники позволит решить поставленную задачу, обеспечив надежное функционирование сетей, а также электроснабжение потребителей. Представлен перечень действий, которые следует реализовывать для комплексного решения задачи ограничения и координации ТКЗ в сетях НН и СН.

Ключевые слова: распределительные сети, распределенная генерация, возобновляемые источники энергии, микрогенерация, способы и средства ограничения и координации токов короткого замыкания.

Efficiency of methods and tools for limiting and controlling short-circuit currents in distribution grids with distributed generation facilities
D.Sc. Ilyushin P.V.,
Energy Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia,
Komandenko A.V.,
Scientific and Technical Center of the Federal Grid Company of the Unified Energy System, Moscow, Russia.

Abstract: large­scale integration of distributed generation (DG) facilities, including those using renewable energy (RE) and microgeneration, in low­voltage (LV) and medium­voltage (MV) distribution grids increases the short­circuit currents (SCC) beyond acceptable limits in some operating situations. To prevent possible negative outcomes, one needs to timely develop and implement organizational and technical measures to control and limit SCCs. This paper investigates how RE facilities, in particular various wind farms, contribute to SCCs at the damage site. It points to additional factors that affect SCC levels in LV and MV distribution grids in light of energy efficiency and energy saving measures. The paper further analyzes known methods and tools for limiting and controlling SCCs, and analyzes their feasibility in LV and MV grids. Feasibility studies help find the most effective solution for a given distribution grid in light of its previous operation and the capabilities of today’s power electronics; this effectively solves the problem, enables the grids to function, and therefore to deliver electricity to customers, in a reliable manner. The paper further lists measures that need to be taken to comprehensively address the issue of controlling and limiting SCCs in LV and MV grids.

Keywords: distribution grids, distributed generation, renewable energy, microgeneration, short­circuit current limitation and control.

Оптимизация установившихся режимов электроэнергетических систем с возобновляемыми источниками электроэнергии и активной нагрузкой
к.т.н. Домышев А.В.,
Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, г. Иркутск, Россия.

Аннотация: в статье предлагается методика моделирования и динамической оптимизации электрических сетей со стохастическими элементами. В качестве таких сетей рассматриваются «умные» электрические сети, включающие возобновляемые источники электроэнергии (ЭЭ), активную нагрузку и зарядные станции электромобилей. Решаемая задача актуальна для автоматического и автоматизированного управления нормальными режимами электроэнергетической системы (ЭЭС). Для решения задачи предлагается новый алгоритм стохастической оптимизации, основанный на методе роя частиц.

Ключевые слова: оптимизация режимов, оптимальное управление, динамическая оптимизация, стохастическая оптимизация, возобновляемые источники электроэнергии, электромобили.

Optimization of steady-state modes of electric power systems with renewable energy sources and active load
Ph.D. Domyshev A.V.,
Melentiev Energy Systems Institute SB RAS, Irkutsk, Russia.

Abstract: the paper proposes a methodology for modeling and dynamic optimization of electric networks with stochastic elements. As such networks are considered «smart» electric networks, including renewable energy sources, active load and electric vehicles charging stations. The problem being solved is relevant for automatic and automated control of normal modes of EPS. A new stochastic optimization algorithm based on the particle swarm method is proposed to solve the problem.

Keywords: mode optimization, optimal control, dynamic optimization, stochastic optimization, renewable energy sources, electric vehicles.

Определение мест двойного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью
Убасева М.В.1, к.т.н. Петров В.С.1,2, к.т.н. Наумов В.А.1,2, д.т.н. Антонов В.И.1,2, Федоров А.О.1,
1ООО НПП «ЭКРА», 2ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: задача определения мест двойных замыканий в сетях с изолированной нейтралью значительно усложняется из­за топографической разнесенности мест замыканий. Необходимый уровень совершенства способов определения мест таких повреждений обеспечивается благодаря использованию множества алгоритмических моделей сети. В предлагаемом в статье способе общая алгоритмическая модель сети используется для оценки напряжения в месте предполагаемого повреждения. В то же время алгоритмические модели неповрежденной сети и модели сети чисто аварийного режима позволяют разграничить электрические величины, связанные только с измерениями в месте установки устройства, от электрических величин, всецело определяемых токами замыканий на землю. Такое свойство моделей позволяет алгоритму иметь точность определения мест двойного замыкания, теоретически независимую от величин переходных сопротивлений в местах замыканий. Важную роль в определении мест замыканий играет гипотеза о резистивности цепи замыкания на землю. Предлагаемый способ использует для определения места повреждения на линии целевую функцию, представляющую собой меру передаваемой реактивной мощности в поперечной цепи между фазой и землей. Устойчивость и точность работы алгоритма не зависят от удаленности замыканий друг от друга.

Ключевые слова: определение места повреждения, сеть с изолированной нейтралью, двойное замыкание на землю, алгоритмические модели неповрежденного участка, алгоритмические модели чисто аварийного режима сети.

Determining locations of a double ground fault in networks with isolated neutral
Ubaseva M.V.1, Ph.D. Petrov V.S.1,2, Ph.D. Naumov V.A.1,2, D.Sc. Antonov V.I.1,2, Fedorov A.O.1,
1EKRA Research and Production Enterprise LTD, 2Chuvash State University, Cheboksary, Russia.

Abstract: the determining locations of a double ground fault in networks with isolated neutral is much more complicated due to a topographic remoteness of faults places. The necessary level of perfection of methods for determining locations of such faults is ensured through the use of many algorithmic network models. In the proposed method the general algorithmic model of the network is used to calculate the voltage at the supposed place of a fault. At the same time algorithmic models of an undamaged network and models, of a pure fault regime allow distinguishing electrical quantities, associated only with the measurements at the device installation location, from electrical quantities, entirely determined by earth fault currents. Such property of models allows the algorithm to have accuracy in double­ground fault location theoretically independent of short circuit resistances. An important role in fault locations is played by the hypothesis of the resistivity of the ground fault circuit. Following this idea, the purposed method uses an objective function to fault location on the line, which is a measure of the transmitted reactive power in the transverse circuit between phase and ground. The stability and accuracy of the algorithm do not depend on the remoteness of fault places from each other one.

Keywords: fault location, network with isolated neutral, double­ground fault, algorithmic models of an undamaged section, algorithmic models of a pure fault regime of network.

Анализ установившихся режимов систем электроснабжения с ВИЭ и СНЭЭ при оценке их надежности на основании моделей чувствительности высших порядков
к.т.н. Крупенев Д.С.,
Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, г. Иркутск, Россия.

Аннотация: в статье рассматривается задача повышения вычислительной эффективности процесса оценки надежности систем электроснабжения (СЭС), в том числе при интеграции в них возобновляемых источников энергии и систем накопления электроэнергии. При оценке надежности СЭС необходимо за ограниченное время провести анализ множества режимов, характеризующихся различными возмущениями. Для анализа таких режимов предлагается использование моделей чувствительности установившихся режимов СЭС 1­го, 2­го и при необходимости более высших порядков. Представлены модели чувствительности, отражающие изменение напряжения в узлах СЭС в зависимости от отказов линий электропередачи. На тестовом примере показаны результаты экспериментальных исследований.

Ключевые слова: системы электроснабжения, чувствительность, надежность, возобновляемые источники энергии, системы накопления электроэнергии, математическая модель, дифференцирование.

Steady states analysis of power supply systems with res and ess in assessment of their reliability based on higher order sensitivity models
Ph.D. Krupenev D.S.,
Melentiev Energy Systems Institute SB RAS, Irkutsk, Russia.

Abstract: the article discusses the problem of increasing the computational efficiency of the process of assessment the reliability of power supply systems (PSS), including when integrating renewable energy sources and energy storage systems into them. When assessment the reliability of the PSS, it is necessary to analyze the set of steady states characterized by various disturbances in a limited time. For the analysis of such steady states, it is proposed to use models of the sensitivity of the steady state PSS of the 1st, 2nd and, if necessary, higher orders. Models of sensitivity are presented, reflecting the change in voltage in the nodes of the SES, depending on the failures of power lines. The test example shows the results of experimental studies.

Keywords: power supply systems, sensitivity, reliability, renewable energy sources, energy storage systems, mathematical model, differentiation.

Автоматизация распределительных сетей среднего напряжения на базе синхронизированных векторных измерений
Пискунов С.А.1,2, д.т.н. Мокеев А.В.1,2, Ульянов Д.Н.1, к.т.н. Попов А.И.1,2, Родионов А.В.1
1ООО «Инженерный центр «Энергосервис», 2Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, г. Архангельск, Россия.

Аннотация: в статье рассматривается применение технологии синхронизированных векторных измерений (СВИ) для автоматизации распределительных сетей напряжением 6­20 кВ. Предложены подходы к автоматизации центров питания (понижающих подстанций и распределительных пунктов), кабельных и воздушных сетей. Представлена система мониторинга состояния силового трансформатора на базе СВИ. Приведены примеры реализации предложенных технических решений, описаны результаты опытно­промышленной эксплуатации.

Ключевые слова: синхронизированные векторные измерения, мониторинг состояния трансформатора, релейная защита.

Medium voltage distribution network automation based on synchronized phasor measurements
Piskunov S.A.1,2, D.Sc. Mokeev A.V.1,2, Ulyanov D.N.1, Ph.D. Popov A.I.1,2, Rodionov A.V.1
1Engineering Center «Energoservice» LLC, 2Northern (Arctic) Federal University, Arkhangelsk, Russia.

Abstract: article discusses the application of synchronized phasor measurement (SPM) technology for the automation of 6­20 kV voltage distribution networks. Approaches to automation of power centers (step­down substations and distribution points), cable and overhead line networks are proposed. The article presents a system for monitoring the state of a power transformer using SPM. Examples of implementation of proposed technical solutions are given, results of pilot operation are described.

Keywords: synchronized phasor measurements, transformer state monitoring, relay protection.

Demand Response агрегатор как бизнес-процесс в условиях цифровизации энергетики
д.т.н. Колосок И.Н., к.т.н. Коркина Е.С.,
Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, г. Иркутск, Россия.

Аннотация: в статье рассматривается новый для российской электроэнергетики механизм управления спросом на электроэнергию. Системный оператор Единой энергетической системы (СО ЕЭС) дал старт пилотному проекту для апробирования этого механизма с помощью агрегатора спроса. Авторами статьи предложена кластерная структура для агрегатора спроса, для нее рассмотрена возможность применения системы сетецентрического управления и показаны преимущества этого вида управления по сравнению с традиционным централизованным управлением. Также построена бизнес­модель агрегатора спроса с сетецентрическим управлением. Предложен подход, рассматривающий агрегатор спроса как киберфизическую систему и новый принцип управления такими системами – киберфизическое управление.

Ключевые слова: DR-Агрегатор, цифровизация, бизнес-процесс, сетецентрическое управление, киберфизическое управление.

Demand Rresponse aggregator as a business process under the energy digitalization
D.Sc. Kolosok I.N.,Ph.D. Korkina E.S.,
Melentiev Energy Systems Institute SB RAS, Irkutsk, Russia.

Abstract: the article discusses a new for the russian electric power industry mechanism of electricity demand management. The UES system operator launched a pilot project to test this mechanism using the Demand Response (DR) Aggregator. The authors of the article proposed a cluster structure for the DR-Aggregator, considered the possibility of using a network-centric management system and showed the advantages of this type of control over traditional centralized control. Also, a business model of a DR-Aggregator with network­centric management is built. An approach is proposed that considers the DR-Aggregator as a cyber-physical system and a new principle for managing such systems – cyber-physical management.

Keywords: DR-Aggregator, digitalization, business process, network-centric management, cyber-physical management.

Расширение системы автоматизации подстанции без остановки эксплуатации
Браунер К.,
OMICRON electronics, г.Вена, Австрия.

Аннотация: в статье рассмотрен инновационный метод испытания функций системы автоматизации подстанций, в частности, для расширения подстанции без остановки ее работы и поэтапного ввода в эксплуатацию новых ячеек, а также моделирование состояний нового вводимого оборудования.

Ключевые слова: автоматизация подстанций, стандарт IEC 61850, инновационный метод, блокировка решение StationScout, GOOSE, отчеты, управление, IED.

Здесь Вы можете подписаться на новости рекламно-издательского центра «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике».
При публикации новостей на Вашу электронную почту
будут приходить письма с уведомлением.

Чтобы подписаться на новости, заполните, пожалуйста, все поля: