<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">probener</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Power engineering: research, equipment, technology</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1998-9903</issn><issn pub-type="epub">2658-5456</issn><publisher><publisher-name>Kazan State Power Engineering  University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.30724/1998-9903-2025-27-3-53-68</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">probener-3437</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ELECTROTECHNICAL COMPLEXES AND SYSTEMS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Обнаружение отказов элементов цифровой релейной защиты на примере дифференциально-логической защиты и возможности ее адаптации</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Detection failure elements in digital relay protection using the example of differential logic protection and the possibility of adaptive protection</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Шарыгин</surname><given-names>М. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Sharygin</surname><given-names>M. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Шарыгин Михаил Валерьевич – д.т.н., профессор кафедры 'Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника''</p><p>Нижний Новгород </p></bio><bio xml:lang="en"><p>Mikhail V. Sharygin </p><p>Nizhny Novgorod </p></bio><email xlink:type="simple">sharygin.m.v@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Джериу</surname><given-names>Ахмед Сахиб Наджи</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Jeryo</surname><given-names>Ahmed Sahib Naji</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Джериу Ахмед Сахиб Наджи – соискатель, кафедры 'Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника''</p><p>Нижний Новгород </p></bio><bio xml:lang="en"><p>Jeryo Ahmed Sahib Naji </p><p>Nizhny Novgorod </p></bio><email xlink:type="simple">ahmed_6891@yahoo.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Альшахери</surname><given-names>Аммар Муса Абдулхасан</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Alshaheri</surname><given-names>Ammar Mousa Abdulhasan</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Альшахери Аммар Муса Абдулхасан – соискатель, кафедры 'Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника''</p><p>Нижний Новгород </p></bio><bio xml:lang="en"><p>Alshaheri Ammar Mousa Abdulhasan </p><p>Nizhny Novgorod </p></bio><email xlink:type="simple">amar.alshmaly@yahoo.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Nizhny Novgorod State Technical University named R.E. Alekseev</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>22</day><month>07</month><year>2025</year></pub-date><volume>27</volume><issue>3</issue><fpage>53</fpage><lpage>68</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Шарыгин М.В., Джериу А., Альшахери А., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Шарыгин М.В., Джериу А., Альшахери А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Sharygin M.V., Jeryo A., Alshaheri A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.energyret.ru/jour/article/view/3437">https://www.energyret.ru/jour/article/view/3437</self-uri><abstract><sec><title>Актуальность</title><p>Актуальность. На эффективность и надежность системы релейной защиты (РЗ) влияет много факторов, такие как: отказ силового выключателя, отказ элементов устройства релейной защиты, погрешности работы измерительного тока и т.д. Подобные отказы сейчас приводят к отказу защиты в целом или к неправильному действию защиты и, при возникновении короткого замыкания (КЗ), часто к повреждению защищаемого объекта. Поэтому разработка более совершенных методов обнаружения отказов элементов РЗ является актуальной.</p></sec><sec><title>Цель</title><p>Цель. Целью статьи является: проведение краткого анализа проблемы надежности работы системы РЗ при отказе элементов защиты, разработка нового алгоритма работы устройств продольной дифференциальной РЗ с функцией обнаружения отказа трансформатора тока (ТТ) любого плеча защиты, а также распознавания режима электросети. Предлагаемый алгоритм позволяет выполнять адаптацию РЗ при обнаружении отказа ТТ в каждом такте времени, и таким образом повысить надежность системы защиты.</p></sec><sec><title>Методы</title><p>Методы. Алгоритм разработан на основе методов математической логики. Устройства защиты используют межподстанционные информационные каналы связи между смежными устройствами. Устройства защиты имеют возможность автоматически адаптировать свой алгоритм работы к возникшему отказу, реконфигурировать зоны защиты.</p></sec><sec><title>Результаты</title><p>Результаты. В статье выполнен анализ проблемы, разработан алгоритм автоматического обнаружения отказов трансформатора тока и токовых цепей релейной защиты, основанный на первом законе Кирхгофа и использующий межподстанционную информационную сеть. Предложенный алгоритм позволяет не только однозначно обнаружить эти отказы, но и произвести мгновенную адаптацию зон дифференциальной релейной защиты при необходимости сохранения быстродействия релейной защиты. Алгоритм протестирован программой PSCAD/EMTDC на примере дифференциальной защиты шин.</p></sec><sec><title>Заключение</title><p>Заключение. В результате исследования получены результаты, которые можно использовать для повышения надежности системы цифровой РЗ при отказах элементов защиты.</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><sec><title>Relevance</title><p>Relevance. The efficiency and reliability of the relay protection system is influenced by many factors, such as: failure of the power switch, malfunction of the relay protection device components, errors in the operation of the current measurement, etc. These failures can lead to a complete failure of the protection system or incorrect protective action and, in the case of a short circuit, often result in damage to the protected object. Therefore, the development of more advanced methods for detecting failures in the protection system elements is crucial. THE</p></sec><sec><title>Purpose</title><p>Purpose. The purpose of the article is to briefly analyze the problem of reliability in relay protection system in the event of a failure of protection elements, develop a new algorithm for the operation of longitudinal differential relay devices that detects current transformer failure (CT) on any side protected element, and recognizes network mode. The proposed algorithm allows relay protection devices to adapt when a CT failure is detected in each cycle, thus increasing the reliability of the protection system.</p></sec><sec><title>Methods</title><p>Methods. The algorithm is developed using mathematical logic methods. Protection devices utilize inter-station communication channels to exchange information with adjacent devices. Additionally , these devices automatically adapt their operating algorithm to the type failure that occurs, and reconfigure protection zones accordingly.</p></sec><sec><title>Results</title><p>Results. The article examines the problem, and develops an algorithm for the automatic detection of failures in current transformer and relay protection circuits. This algorithm is based on Kirchhoff's first law and utilize an intersubstation information network. The proposed algorithm not only enables the unambiguous detection of such failures, but also allows for the instant adaption of differential relay protection zones when necessary, ensuring the speed relay protection is maintained . The algorithm has been validated through testing in the PSCAD/EMTDC program using a case study of busbar differential protection.</p></sec><sec><title>Conclusion</title><p>Conclusion. As a result of the research, significant findings have been obtaine that can be enhance the reliability of the digital relay protection system in the event of failures in protection elements.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>релейная защита</kwd><kwd>надежность электроснабжения</kwd><kwd>дифференциальная защит</kwd><kwd>трансформатора тока</kwd><kwd>короткое замыкание</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>relay protection</kwd><kwd>reliability of power supply</kwd><kwd>differential protection</kwd><kwd>current transformer</kwd><kwd>short circuit</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Федосеев А.М. Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем: Учеб. для вузов. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1992, 528 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fedoseev A.M. Fedoseev M.A. Relay protection of electric power systems: Studies for universities. 2nd ed. Moscow: Energoatomizdat, 1992, 528 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гвоздев Д.Б., Грибков М.А., Романов Ю.В., Рыбаков А.К. Применение современных технологий при эксплуатации РЗА для повышения надежности их функционирования // Электроэнергия. Передача и распределение № 1(64), 2021, с. 120-123</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gvozdev D.B., Gribkov M.A., Romanov Yu.V., Rybakov A.K. The use of modern technologies in the operation of remote control systems to increase the reliability of their functioning // Electricity. Transmission and Distribution No. 1(64), 2021, pp. 120-123.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Новобрицкий В.А., Федосов Д.С. Анализ работы устройств релейной защиты в переходном режиме, сопровождающемся насыщением трансформатора тока// Проблемы энергетики № 5 (23) , 2021, с. 71-85</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Novobritskiy V.A., Fedotov D.S. Analysis of the operation of relay protection devices in a transient mode accompanied by saturation of a current transformer// Problems of energy No. 5 (23), 2021, pp. 71-85</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Dragan Ristanovic, Terry Tadlock, Gautami Bhatt, Current Transformers in Protection Applications: The ANSI and International Electrotechnical Commission Standards, Industry Applications journal IEEE. 2021. V. 27. no. 5. pp. 47-57.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dragan Ristanovic, Terry Tadlock, Gautami Bhatt, Current Transformers in Protection Applications: The ANSI and International Electrotechnical Commission Standards, Industry Applications journal IEEE. 2021. V. 27. no. 5. pp. 47-57.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Khalyasmaa A.I., Senyuk M.D., &amp; Eroshenko S.A. (2021). Analysis of the State of High-Voltage Current Transformers Based on Gradient Boosting on Decision Trees. IEEE Transactions on Power Delivery.36(4). pp.2154-2163D. Yarymbash, M. Kotsur, S. Yarymbash, I. Kylymnyk, T. Divchuk. Electromagnetic Properties Determination Of Electrical Steels, Advanced Trends in Radioelectronics Telecommunications and Computer Engineering (TCSET) 2020 IEEE 15th International Conference on. 2020. pp. 185-189.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khalyasmaa A.I., Senyuk M.D., &amp; Eroshenko S.A. (2021). Analysis of the State of High-Voltage Current Transformers Based on Gradient Boosting on Decision Trees. IEEE Transactions on Power Delivery.36(4). pp.2154-2163D. Yarymbash, M. Kotsur, S. Yarymbash, I. Kylymnyk, T. Divchuk. Electromagnetic Properties Determination Of Electrical Steels, Advanced Trends in Radioelectronics Telecommunications and Computer Engineering (TCSET) 2020 IEEE 15th International Conference on. 2020. pp. 185-189.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Song, M.-H.; Kang, S.-H.; Lee, N.-H.; Nam, S.-R. IEC 61850-Based Centralized Busbar Differential Protection with Data Desynchronization Compensation. Energies 2020, 13, 967.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Song, M.-H.; Kang, S.-H.; Lee, N.-H.; Nam, S.-R. IEC 61850-Based Centralized Busbar Differential Protection with Data Desynchronization Compensation. Energies 2020, 13, 967.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шалин А. И. Надёжность и диагностика релейной защиты энергосистем /А. И. Шалин. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 384 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shalin A. I. Reliability and diagnostics of relay protection of power systems /A. I. Shalin. Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2003. 384 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Куликов А.Л., Шарыгин М.В. Дифференциально-логический принцип релейной защиты сетей электроснабжения // Электрические станции, 2018. № 3. с. 37‒46.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kulikov A.L., Sharygin M.V. Differential logic principle of relay protection of power supply networks // Electric Stations, 2018. No. 3. pp. 37-46.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шнеерсон, Э.М. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007, 549 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Schneerson, E.M. Digital relay protection. Moscow: Energoatomizdat, 2007, 549 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Подшивалин А.Н., Подшивалина И.С. Основы Методологии Расчета Уставок Микропроцессорной Релейной Защиты // Известия Высших Учебных Заведений. Электромеханика.2010 . № 3 С. 69-74.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Podshivalin A.N., Podshivalina I.S. Fundamentals Of Methodology For Calculating Microprocessor Relay Protection Settings // News Of Higher Educational Institutions. Electromechanics.2010 . No. 3, pp. 69-74.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Куликов А.Л., Вуколов В.Ю., Колесников А.А., и др. Дифференциальная защита шин 110-220 кВ с применением метода двойной записи. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19(11-12). С. 21-31.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kulikov A.L., Vukolov V.Yu., Kolesnikov A.A., and others. Differential protection of 110-220 kV buses using the double-entry method. News of higher educational institutions. Energy problems. 2017. Vol. 19(11-12). pp. 21-31.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">СТО 56947007-29.240.10.303-2020 Методические указания по реализации мониторинга работоспособности измерительной части терминалов РЗА, АСУ ТП и других средств измерений вторичных цепей средствами АСУ ТП на объектах ПАО «ФСК ЕЭС»6- Надежность систем энергетики и их оборудования : справочник в 4-х т. / Под общ.ред. Ю.Н. Руденко. Т.2. Надежность электроэнергетических систем : справочник / под ред. М.Н. Розанова. – М.: Энергоатомиздат, 2000. – 568 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">SRT 56947007-29.240.10.303-2020 Methodological guidelines for monitoring the operability of the measuring part of the terminals of the RPA, automated process control systems and other measuring instruments of secondary circuits using automated process control systems at the facilities of FGC UES PJSC6- Reliability of energy systems and their equipment : a handbook in 4 volumes / Under the general editorship of Yu.N. Rudenko. Vol. 2. Reliability of electric power systems : a handbook / edited by M.N. Rozanov. – M.: Energoatomizdat, 2000. – 568 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шарыгин М.В., Джериу Ахмед Сахиб Наджи, Обалин М.Д. Реализация логической схемы дифференциальной защиты сборных шин с использованием информационной сети // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2024. Т. 16. № 2 (62). С. 106-118.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sharygin M.V., Jeriu Ahmed Sahib Naji, Obalin M.D. Implementation of a logical scheme for differential busbar protection using an information network // Bulletin of Kazan State Power Engineering University. 2024. Vol. 16. No. 2 (62). pp. 106-118.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мокеев А.В., Пискунов С.А., Ульянов Д.Н., Хромцов Е.И. Повышение эффективности и надежности РЗА цифровых подстанций и цифровых РЭС // Вестник Казанского государственного энергетического университета. КГЭУ. 2020. с. 92-100.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mokeev A.V., Piskunov S.A., Ulyanov D.N., Khramtsov E.I. Improving the efficiency and reliability of digital substations and digital distribution stations // Bulletin of Kazan State Power Engineering University. KGEU. 2020. pp. 92-100.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Song, M.-H.; Kang, S.-H.; Lee, N.-H.; Nam, S.-R. IEC 61850-Based Centralized Busbar Differential Protection with Data Desynchronization Compensation. Energies 2020, 13, 967.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Song, M.-H.; Kang, S.-H.; Lee, N.-H.; Nam, S.-R. IEC 61850-Based Centralized Busbar Differential Protection with Data Desynchronization Compensation. Energies 2020, 13, 967.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ли, У.; Тан, Ю.; Ли, Ю.; Цао, Ю.; Чен, С.; Чжан, М. A new strategy for differential backup protection of intelligent distribution networks: a fast and reliable approach. IEEE Access 2019, 7, 38135-38145.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Li, Yu.; Tang, Yu.; Li, Yu.; CAo, Yu.; Chen, S.; Zhang, M. A new strategy for differential backup protection of intelligent distribution networks: a fast and reliable approach. Access to IEEE 2019, 7, 38135- 38145.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
