probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2023-25-3-93-104probener-2682Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICITYРазработка алгоритма определения места повреждения кабельной линии с использованием ее амплитудно-фазовых координатных характеристикDevelopment of algorithm for determination of location of cable line damage using its amplitude-phase coordinate characteristicshttps://orcid.org/0000-0002-3735-7877ЛогуновA. В.LogunovA. V.

Логунов Андрей Владимирович – аспирант

г. Тюмень

Andrei V. Logunov – graduate student of the Department of Electric Power Engineering

Tyumen

logunovav97@mail.ruШлыкЮ. K.ShlykYu. K.

Шлык Юрий Константинович – д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Электроэнергетика»

г. Тюмень

Yuri K. Shlyk – Dr. Tech. sciences, associate professor, professor of the Department of Electric Power Engineering

Tyumen

shlyk53@mail.ruТюменский индустриальный университетРоссияTyumen Industrial UniversityRussian Federation20230208202325393104Copyright © Логунов A.В., Шлык Ю.K., 20232023Логунов A.В., Шлык Ю.K.Logunov A.V., Shlyk Y.K.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/2682

АКТУАЛЬНОСТЬ. Задача оперативного и точного определения места повреждения (ОМП) в кабельных линиях электропередачи является одной из ключевых в процессе обеспечения надежного и бесперебойного снабжения потребителей электроэнергией. Разработка нового алгоритма решения этой задачи, который позволит минимизировать время и ресурсы, затрачиваемые на поиск повреждений, является актуальным направлением современных исследований. ЦЕЛЬ. Рассмотреть основные недостатки и ограничения существующих методов ОМП кабельных линий. Разработать алгоритм ОМП кабельной линии на основе теории длинных линий с использованием оригинальных амплитудно-фазовых координатных характеристик. Реализовать алгоритм получения теоретических характеристик зависимости параметров входного тока от координаты повреждения линии на конкретном числовом примере. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялись методы теории длинных линий и классической теории электрических цепей, реализованные средствами программного комплекса Wolfram Mathematica. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены основные недостатки существующих методов ОМП кабельных линий. Разработан и на конкретном числовом примере реализован алгоритм определения места повреждения для однофазной кабельной линии, основанный на совместном использовании специального вида дублированных координатно-зависимых (АКХ) и (ФКХ) характеристик, рассчитанных с использованием программного комплекса Wolfram Mathematica. Приведены соответствующие графические построения и описан вариант практической реализации предлагаемого алгоритма. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По результатам теоретических расчетов предложенный алгоритм определения места повреждения однофазной кабельной линии электропередачи позволяет с заданной точностью определять координату повреждения для случаев обрыва и короткого замыкания во всем диапазоне длины линии. Полученные теоретические расчеты нуждаются в соответствующей экспериментальной проверке на следующем этапе исследований.

RELEVANCE. The task of prompt and accurate determination of the fault location in cable transmission lines is one of the key in the process of ensuring a reliable and uninterrupted supply of electricity to consumers. The development of a new algorithm for solving this problem, which will minimize the time and resources spent on finding damage, is an urgent area of modern research. THE PURPOSE. Consider the main shortcomings and limitations of the existing methods of determining fault location to cable lines. Develop an algorithm for the determining fault location to cable line based on the theory of long lines using the original amplitude-phase coordinate characteristics. Implement an algorithm for obtaining theoretical characteristics of the dependence of the input current parameters on the line fault coordinate using a specific numerical example. METHODS. When solving the tasks set, the methods of the theory of long lines and the classical theory of electrical circuits were used, implemented by means of the Wolfram Mathematica software package. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, considers the main shortcomings of the existing methods of determining fault location to cable lines. An algorithm for determining the fault location for a single-phase cable line has been developed and implemented on a specific numerical example, based on the joint use of a special type of duplicated coordinate-dependent (ACC) and (FCC) characteristics calculated using the Wolfram Mathematica software package. The corresponding graphic constructions are given and a variant of the practical implementation of the proposed algorithm is described. CONCLUSION. According to the results of theoretical calculations, the proposed algorithm for determining the location of damage to a single-phase cable power transmission line allows, with a given accuracy, to determine the coordinate of damage for cases of breakage and short circuit in the entire range of line length. The obtained theoretical calculations need appropriate experimental testing in the next stage of research.

моделированиеместо повреждения линииалгоритмкабельная линияамплитудно-фазовая координатная характеристикаmodelingthe location of the line failurealgorithmcable lineamplitude-phase coordinate characteristicReferencesВиноградов А.В. Анализ повреждаемости электрооборудования электрических сетей и обоснование мероприятий по повышению надежности электроснабжения потребителей / А. В. Виноградов, Р. А. Перьков // Вестник НГИЭИ. – 2015. – № 12(55). – С. 12-21.Vinogradov A.V., Per’kov R.A. Analysis of damage to electrical equipment of electrical networks and justification of measures to improve the reliability of power supply to consumers. Vestnik NGIEI [Bulletin NGIEI], 2015, no. 12(55), pp. 12-21.Основные методы определения мест повреждения (ОМП). Режим доступа: https://angstremip.ru/blog/492/.Basic methods for determining damage locations (OMP). Available at: https://angstremip.ru/blog/492/ (accessed 1 March 2023).Аржанников Е.А., Чухин А.М. Методы и приборы определения мест повреждения на линиях электропередачи / М: НТФ «Энергопресс», 1998. 87 с.Arzhannikov E.A., Chukhin A.M. Metody i pribory opredeleniya mest povrezhdeniya na liniyakh elektroperedachi [Methods and devices for determining the location of damage on power lines]. Moscow, NTF «Energopress» Publ., 1998. 87 p.Куликов А.Л., Лукичева И.А. Определение места повреждения линии электропередачи по мгновенным значениям осциллограмм аварийных событий // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2016. – № 5. – С. 16-21. – doi: 10.17588/2072-2672.2016.5.016-021.Kulikov A.L., Lukicheva I.A. Determining the location of damage to a power line by instantaneous values of oscillograms of emergency events. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta, 2016, no. 5, pp. 16-21. doi: 10.17588/2072-2672.2016.5.016-021Saha, M., Izykowski, J. and Rosolowski, E., Fault location on power networks, Springer, London, 2010. doi: 10.1007/978-1-84882-886-5.Saha, M., Izykowski, J. and Rosolowski, E., Fault location on power networks, Springer, London, 2010. doi: 10.1007/978-1-84882-886-5.Yi Sun et al 2021 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 696 012047.Yi Sun et al 2021 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 696 012047.H. Panahi, R. Zamani, M. Sanaye-Pasand and H. Mehrjerdi, Advances in Transmission Network Fault Location in Modern Power Systems: Review, Outlook and Future Works, in IEEE Access, vol. 9, pp. 158599-158615, 2021, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3129838.H. Panahi, R. Zamani, M. Sanaye-Pasand and H. Mehrjerdi, Advances in Transmission Network Fault Location in Modern Power Systems: Review, Outlook and Future Works in IEEE Access. 2021;9:158599-158615, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3129838.Шалыт Г.М. Определение мест повреждения линий электропередачи импульсными методами / Г.М. Шалыт // М. : «Энергия», 1968. – 216 с.Shalyt G.M. Opredelenie mest povrezhdeniya linii elektroperedachi impul`snymi metodami [Determination of damage points of power transmission lines by pulse methods]. Moscow, Energiya Publ., 1968. 216 p.Цифровая система мониторинга повреждений на линиях электропередачи / А.И. Федотов, Г.В. Вагапов, А.Ф. Абдуллазянов, А.М. Шаряпов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, № 1. С. 146-155. doi: 10.30724/1998-9903-2021-23-1-146-155.Fedotov A.I., Vagapov G.V., Abdullazyanov A.F., Sharyapov A.M. Digital power lines faults monitoring system. Power engineering: research, equipment, technology. 2021;23(1):146-155. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-1-146-155.Bukvisova, Z., Orsagova, J., Topolanek, D. & Toman, P. 2019, Two-terminal algorithm analysis for unsymmetrical fault location on 110 kV lines, Energies, vol. 12, no. 7. doi: 10.3390/en12071193.Bukvisova Z., Orsagova J., Topolanek D. & Toman, P. 2019, «Two-terminal algorithm analysis for unsymmetrical fault location on 110 kV lines», Energies. V. 12, no. 7. doi: 10.3390/en12071193.Dian Lu, Yu Liu, Dayou Lu, Binglin Wang, Xiaodong Zheng, Unsynchronized fault location on untransposed transmission lines with fully distributed parameter model considering line parameter uncertainties, Electric Power Systems Research, Volume 202, 2022, 107622.Dian Lu, Yu Liu, Dayou Lu, et al. Unsynchronized fault location on untransposed transmission lines with fully distributed parameter model considering line parameter uncertainties, Electric Power Systems Research, Volume 202, 2022, 107622.Hafizi Bin Idris, M. (2020). Combination effects of fault resistance and remote in feed current on simple impedance based fault location. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series, 1432(1) doi: 10.1088/1742-6596/1432/1/012002.Hafizi Bin Idris, M. (2020). Combination effects of fault resistance and remote in feed current on simple impedance based fault location. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series, 1432(1) doi: 10.1088/1742-6596/1432/1/012002.N. Cifuentes and B.C. Pal, A New Approach to the Fault Location Problem: Using the Fault’s Transient Intermediate Frequency Response, in IEEE Open Access Journal of Power and Energy, vol. 8, pp. 510-521, 2021, doi: 10.1109/OAJPE.2021.3089678.N. Cifuentes and B.C. Pal, A New Approach to the Fault Location Problem: Using the Fault’s Transient Intermediate Frequency Response, in IEEE Open Access Journal of Power and Energy, vol. 8, pp. 510-521, 2021, doi: 10.1109/OAJPE.2021.3089678.Авдеева К.В. Анализ топографических методов определения мест повреждения изоляции кабеля / К.В. Авдеева, Ю.М. Елизарова // Приднепровский научный Вестник. 2019. Т. 7. № 2. С. 37-40.Avdeeva K.V., Elizarova Yu.M. Analysis of topographic methods for determining cable insulation damage sites. Pridneprovskiy nauchniy vestnik [Pridneprovsky scientific bulletin], 2019;7(2):37-40.Кучерявенков А.А., Рукавицын А.А., Феоктистов А.В., и др. Способ определения места повреждения кабельных и воздушных линий электропередач // Патент РФ № 2733825. 2020. Бюл. №28.Kucheryavenkov A.A., Rukavitsyn A.A., Feoktistov A.V., et al. Sposob opredeleniya mesta povrezhdeniya kabel’nykh i vozdushnykh liniy elektroperedach [Method for determining the location of damage to cable and overhead power lines]. Patent RF, no. 2733825, 2020.Эрекайкин Е.И. Методика определения мест повреждения кабельных линий в распределительных электрических сетях 10 кВ / Е.И. Эрекайкин, Д.В. Армеев, Я. А. Фролова // Электроэнергетика глазами молодежи - 2018: Материалы IX Международной молодежной научно-технической конференции. В 3-х томах, Казань, 01–05 октября 2018 года / Ответственный редактор Э.В. Шамсутдинов. Том 2. Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2018. – С. 166-169.Erekaikin E.I., Armeev D.V., Frolova Ya.A. Methodology for determining the locations of damage to cable lines in distribution electrical networks 10 kV. Elektroenergetika glazami molodezhi – 2018: Materialy IX Mezhdunarodnoi molodezhnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii. V 3-kh tomakh, Kazan’, 01-05 oktyabrya 2018 goda. Otv. Redactor E.V. Shamsutdinov. Tom 2. [Power industry through the eyes of youth - 2018: Materials of the IX International Youth Scientific and Technical conferences. In 3 volumes, Kazan, October 01–05, 2018. Managing editor E.V. Shamsutdinov. V.2]. Kazan, Kazan State Power Engineering University Publ., 2018, pp. 166-169.Кашин Я.М., Кириллов Г.А., Сидоренко В.С., Гайдамашко А.И. Перспективный способ повышения точности определения мест повреждения кабельных линий электропередачи и устройство по его реализации // Вестник Адыгейского государственного университета. Сер: Естественно-математические и технические науки. 2020. № 3(266). С. 52-58.Kashin Ya.M., Kirillov G.A., Sidorenko V.S., et al. A promising method for improving the accuracy of determining the location of damage to cable power lines and a device for its implementation. Vestnik Adygeiskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Ser. Estesstvenno-matematicheskie i tekhnicheskie nauki [The Bulletin of the Adyghe State University. Ser.: Natural-Mathematical and Technical Sciences], 2020, no. 3(266), pp. 52-58.Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. Теория автоматического управления техническими системам. Москва: «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», 1993. 492 с.Solodovnikov V.V., Plotnikov V.N., Yakovlev A.V. Teoriya avtomaticheskogo upravleniya tekhnicheskimi sistemami [Theory of automatic control for the technical systems], Moscow, Bauman Moscow State Technical University (National Research University), 1993. 492 p.

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