probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2020-22-1-58-68probener-1285Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGНормирование амплитуды высших гармоник при определении фидера с однофазным замыканием на землюRating of amplitudes of high harmonics in determining feeder with single-phase ground faultФедотовА. И.FedotovA. I.

Федотов Александр Иванович – д-р техн. наук, проф., в.н.с. отдела НИОКР Инжиниринговый центр

г. Казань

Alexander I. Fedotov

Kazan

АхметвалееваЛ. В.AkhmetvaleevaL. V.

Ахметвалеева Ляля Вахитовна – канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная электроника и светотехника

г. Казань

Lyalya V. Akhmetvaleeva

Kazan

БасыровР. Ш.BasyrovR. S.

Басыров Рафик Шайхолович – доц. кафедры «Техническая физика»

г. Казань

Rafik S. Basyrov

Kazan

ВагаповГ. В.VagapovG. V.

Вагапов Георгий Валериянович – канд. техн. наук, доцент, с.н.с. отдела НИОКР Инжиниринговый центр

г. Казань

Georgii V. Vagapov

Kazan

ФедотовЕ. А.FedotovE. A.

Федотов Евгений Александрович – канд. техн. наук, доцент кафедры «Электрические станции»

г. Казань

Evgeniy A. Fedotov

Kazan

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationКазанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИРоссияKazan National Research Technical UniversityRussian Federation2020300420202215868Copyright © Федотов А.И., Ахметвалеева Л.В., Басыров Р.Ш., Вагапов Г.В., Федотов Е.А., 20202020Федотов А.И., Ахметвалеева Л.В., Басыров Р.Ш., Вагапов Г.В., Федотов Е.А.Fedotov A.I., Akhmetvaleeva L.V., Basyrov R.S., Vagapov G.V., Fedotov E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1285

Цель работы заключается в теоретическом и экспериментальном исследовании процессов при однофазных замыканиях на землю в электрических распределительных сетях 6-10-35 кВ с изолированным режимом работы нейтрали. Используется метод математического нормирования, применяемый при анализе спектрального состава токов и напряжений с целью повышения информативности выделяемых высших гармонических составляющих тока и напряжения. В статье приведено сопоставление результатов спектрального анализа с учетом и без учета математического нормирования, полученных на имитационной модели. Натурные эксперименты продемонстрировали эффективность использования метода математического нормирования высших гармонических составляющих тока и напряжения при различных видах однофазных замыканий на землю. Результаты натурных экспериментов предоставили возможность улучшения методики раннего выявления однофазных замыканий на землю в электрических сетях 6-10-35 кВ с изолированным режимом работы нейтрали. Выводом исследования является возможность существенно более точного выделения резонансных частот спектра токов и напряжений, получаемых с использование метода математического нормирования. Одновременно продемонстрирована возможность более ранней и уточненной локализации фидера с замыканием на землю на основе более точного выделения резонансных частот токов и напряжений.

The aim of the paper is theoretical and experimental research of processes during the single-phase ground faults in electrical distribution grids of 10/06/35 kV with isolated neutral mode. The mathematical method of rationing is used for the analysis of the spectral composition of currents and voltages increasing the information content of the allocated higher harmonics of current and voltage. The paper show a comparison of the results of spectral analysis with and without taking into account the mathematical rationing obtained on the simulation model. Field experiments have demonstrated the effectiveness of using of the method of mathematical rationing of the higher harmonic components of current and voltage for various types of single-phase ground faults. The results of field experiments provided an opportunity of improving the methodology of yearling detection of single-phase ground faults in electric grids of 6-10-35 kV with an isolated mode of neutral. The conclusion of the research is the possibility of a significantly more accurate selection of the resonant frequencies of the spectrum of currents and voltages obtained by using of the method of mathematical rationing. The possibility of earlier and more precise localization of the feeder with ground fault is shown on the base more precise selection of the resonant frequency currents and voltages.

высшие гармонические составляющие тока и напряженияоднофазные замыкания на землюhigher harmonics of current and voltagesingle-phase ground faultРабота выполнена в рамках проекта темы научного исследования «Методы повышения надежности систем электроснабжения и качества электроэнергии на основе электрохимических накопителей и цифрового мониторинга состояния распределительных электрических сетей» (мнемокод 0672-2020-0007, № FZSW-2020-0007).ReferencesМанилов А., Барна А. Способ обеспечения чувствительности защит. ОЗЗ в сетях 6–10 кВ с комбинированным заземлением нейтрали. Новости электротехники 2012. №6 (78).Manilov A, Barna A. OZZ in grids of 6-10 kV with combined neutral grounding. The way to ensure of the sensitivity of the defenses. Electrical News. 2012;6 (78) .Fedotov A., Fedotov E., Chernova N., et al. Sensors and methods for the diagnosis of higher harmonics in overhead power lines // Elektroenergetika 2015. September 16-18, 2015, Stará Lesná, Slovakia. 2015. pр. 50-52.Fedotov A, Fedotov E, Chernova N, et al. Sensors and methods for the diagnosis of higher harmonics in overhead power lines. Elektroenergetika 2015. September 16-18, 2015, Stará Lesná, Slovakia. 2015. pр. 50-52.Fedotov A., Abdullazyanov E., Grazkova L., et al. Detection of places of single-phase ground fault by frequency of the resonance. // 57th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering, 2016. Latvia Riga Technical University. 2016. pp. 214-219.Fedotov A, Abdullazyanov E, Grazkova L, et al. Detection of places of single-phase ground fault by frequency of the resonance. 57th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering, 2016. Latvia Riga Technical University. 2016. pp. 214-219.Fedotov A., Vagapov G., Chernova N. Location of single-phase ground fault by positive, negative and zero sequence of overhead power lines in ungrounded power grids of 6-10 - 35 kV level voltage // Proceedings of the 9th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering Elektroenergetika 2017 September 12-14, 2017, Stará Lesná, Slovak Republic. Technical University of Košice. pр. 384-388.Fedotov A, Vagapov G, N. Chernova. Location of single-phase ground fault by positive, negative and zero sequence of overhead power lines in ungrounded power grids of 6 - 10 - 35 kV level voltage // Proceedings of the 9th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering ELEKTROENERGETIKA 2017 September 12-14, 2017, Stará Lesná, Slovak Republic. Technical University of Košice. 2017.pр. 384-388.Fedotov A., Vagapov G., Basirov R., Abdullin L., Grackova L. Single-Phase Ground Fault Test of Overhead Power Lines in Ungrounded Power Grids of 6-10 kV / 2018 IEEE 59th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (Riga, 12-14 November, 2018). Riga. 2018. pp. 1-5.Fedotov A, Vagapov G, Basirov R, et al. Single-Phase Ground Fault Test of Overhead Power Lines in Ungrounded Power Grids of 6-10 kV / 2018. IEEE 59th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (Riga, 12-14 November, 2018). Riga, 2018. pp. 1-5. doi:10.1109/RTUCON.2018.8659833.Fedotov A., Vagapov G., Abdullin L. Identificacin of feeder with single-phase ground fault / 2019 International Conference on Industrial Engineering Applications and Manufacturing, ICIEAM 2019. Sochi, Russian Federation. 25-29 March 2019. pр. 1-5.Fedotov A, Vagapov G, Abdullin L. Identificacin of feeder with single-phase ground fault / 2019 International Conference on Industrial Engineering Applications and Manufacturing, ICIEAM 2019. Sochi, Russian Federation, 25-29 Marc 2019. pр. 1-5. doi: 10.1109/ICIEAM.2019.8742969.Федотов А.И., Вагапов Г.В., Чернова Н.В. Распределение токов и напряжений вдоль воздушных линий электропередачи напряжением 6-35 кВ на «резонансных» частотах при ОЗЗ // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2017. №5-6. С.69-78.Fedotov AI, Vagapov GV, Chernova NV. Distribution of currents and voltages along the overhead power lines with a voltage of 6 - 35 kV at “resonant” frequencies in case of SPG. University News. Energy issues. 2017;5-6:69-78.Федотов А.И., Макаров В.Г., Вагапов Г.В., и др. Спектральный состав токов и напряжений воздушной распределительной электрической сети с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю и его использование для определения мест повреждения // Известия вузов. Электромеханика. 2019. № 2. С. 72-84.Fedotov AI, Makarov VG, Vagapov GV, et al. Spectral composition of currents and voltages of an air distribution electric grid with isolated neutral in case of single-phase earth faults and its using for determining the places of fault. University News. Electromechanics. 2019;2:72-84.Абдуллин Л.И. Раннее выявление замыканий на землю по параметрам напряжения на приемных подстанциях // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2013. №11-12. С. 133-136.Abdullin LI. Early detection of earth faults by voltage parameters at receiving substations. University News. Energy Issues.2013;11-12:133-136.Вагапов Г.В., Амосов А.М., Чернова Н.В., и др. Экспериментальное исследование проявления высших гармоник напряжения на стороне 0,4 кВ потребительских подстанций как метода ранней диагностики однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью // Известия вузов. Электромеханика. 2014. №4. С. 89-92.Vagapov GV, Amosov AM, Chernova NV, et al. Experimental research of display higher voltage harmonics on the side 0.4 kV substations the consumer as a method for early diagnosis of single phase ground faults in grids with isolated neutral. University News. Electromechanics. 2014;4:89-92.Хакимзянов Э. Ф., Мустафин Р. Г., Федотов А.И., и др. Выявление режима однофазного замыкания на землю на основе измерения сопротивления петли замыкания // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2014. № 11-12. С. 107-113.Khakimzyanov EF, Mustafin RG, Fedotov AI, et al. Identification of the single-phase ground fault mode based on measuring the loop resistance. University News. Energy issues. 2014;11-12:107-113.Хузяшев Р.Г., Кузьмин И.Л., Новиков С.И., и др. Алгоритмы локации сигналов тока и напряжения при однофазных замыканиях на землю в распределительных воздушных сетях // Электротехника. 2015. № 2. С. 41-44.Khuzyashev RG, Kuzmin IL, Novikov SI, et al. Algorithms for locating current and voltage signals with single-phase earth faults in air distribution networks. Electrical Engineering. 2015;2:41-44.Федотов А.И., Вагапов Г.В., Абдуллин Л.И. Закономерности изменения «резонансных» частот электропередачи в условиях однофазной поперечной несимметрии // 8 Междунар. науч.-техн. конф. «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов»: сб. мат. докл. Благовещенск, 2015. С. 24-30.Fedotov AI, Vagapov GV, Abdullin LI. Laws of change "resonant" frequency of transmission under single-phase transverse asymmetry. 8 Int. scientific and technical conf. "Energy: management, quality and efficiency of energy use": Sat. mat. doc. Blagoveshchensk, 2015. pp. 24-30.Хузяшев Р.Г., Кузьмин И.Л., Новиков С.И., и др. Исследование скорости распространения сигналов переходных процессов по воздушным линиям электропередачи // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2017. № 3. С. 24-31.Khuzyashev RG, Kuzmin IL, Novikov SI, et al. The study of the propagation speed of transient signals overhead power lines. Electrical and information systems and systems. 2017;3:24-31.Новиков С.И., Кузьмин И.Л., Хузяшев Р.Г. Простейшие алгоритмы обнаружения сигналов переходного процесса в линиях электропередачи // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. № 7-8. С. 114-125.Novikov SI, Kuzmin IL, Khuzyashev RG. Simple Transient Signal Detection Algorithms in Power Lines. University News. Energy issues. 2017;7-8:114-125.Долгов А.И., Маршаков Д.В. О применимости математического масштабирования и нормирования // Вестник Донского государственного технического университета. 2018. Т. 18. № 1. С. 92-101.Dolgov AI, Marshakov DV. On applicability of mathematical scaling and normalization in applied problem solving. Vestnik of DSTU, 2018,18(1):92-101.Abdul Barik Md.; Ameen Gargoom ; Apel Mahmud Md. A Decentralized Fault Detection Technique for Detecting Single Phase to Ground Faults in Power Distribution Systems With Resonant Grounding. IEEE Transactions on Power Deliver. 2018.V. 33, Is.: 5.Abdul Barik Md, Ameen Gargoom, Apel Mahmud Md. A Decentralized Fault Detection Technique for Detecting Single Phase to Ground Faults in Power Distribution Systems With Resonant Grounding. IEEE Transactions on Power Delivery. 2018;33:Is.: 5.Krasnykh A.A., Krivoshein IL., Kozlov AL. 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM).Krasnykh AA, Krivoshein IL, Kozlov AL. 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). doi: 10.1109/ICIEAM.2016.7911013.Peng Ji., Yujie Pei., Shihui Zhao. et al. A Novel Location Method for Single-phase Grounding Fault for Distribution Network Based on Transient Technique. 2018 Chinese Control And Decision Conference (CCDC) doi: 10.1109/CCDC.2018.8408033.Peng Ji, Yujie Pei, Shihui Zhao, et al. Novel Location Method for Single-phase Grounding Fault for Distribution Network Based on Transient Technique. 2018 Chinese Control And Decision Conference (CCDC) doi: 10.1109/CCDC.2018.8408033.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.