probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2026-28-3-37-48probener-3905Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫELECTROTECHNICAL COMPLEXES AND SYSTEMSМоделирование параметров надежности схем электроснабжения объектов в среде Matlab/SimulinkModeling of reliability parameters of electrical power supply circuits of facilities in the Matlab/Simulink environmenthttps://orcid.org/0009-0004-2508-8771ПетроваР. М.PetrovaRenata M.

Петрова Рената Маратовна – аспирант

г. Казань

Kazan

1998renata@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5379-847XГрачеваЕ. И.GrachevaElena I.

Грачева Елена Ивановна – д-р. техн. наук, профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Kazan

grachieva.i@bk.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2026240620262833748Copyright © Петрова Р.М., Грачева Е.И., 20262026Петрова Р.М., Грачева Е.И.Petrova R.M., Gracheva E.I.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/3905

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в разработке компьютерной модели оценки и прогнозирования параметров надежности схем систем электроснабжения объектов с трансформаторными подстанциями напряжением 10/0,4 кВ.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. При проведении исследований используются методы теории надежности и теории вероятностей. Проведено моделирование параметров схем электроснабжения в среде Matlab / Simulink для исследования основных показателей надежности (таких, как параметр потока отказов схемы (ωсхемы), время наработки на отказ (Тнар.отк), вероятность безотказной работы (P) и вероятность отказа (Q). Проведено 12 вычислительных экспериментов с изменением исходных параметров для схем различной конфигурации.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Представлены результаты вычислительных экспериментов с помощью разработанной модели в среде Matlab/Simulink для оценки параметров надежности схем электроснабжения – ωсхемы, Тнар.отк, P и Q при изменении исходных данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В работе представлены результаты моделирования в среде Matlab/Simulink. Полученные результаты могут быть рекомендованы для использования при проектировании систем электроснабжения. Применение разработанной модели при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения объектов позволяет оценивать параметры надежности схем и управлять надежностью электроснабжения потребителей при эффективной работе электрооборудования.

The RELEVANCE of this study is to develop a computer model for assessing and predicting the reliability parameters of power supply system circuits for facilities with 10/0.4 kV transformer substations.

METHODS

METHODS: Reliability theory and probability theory methods were used in the research. The parameters of power supply circuits were modeled in Matlab/Simulink to study key reliability indicators (such as the circuit failure rate parameter (ωcircuit), mean time between failures (MTBF), probability of failure-free operation (P), and probability of failure (Q). Twelve computational experiments were conducted with varying initial parameters for circuits of various configurations.

RESULTS

RESULTS. The results of computational experiments using the developed model in Matlab/Simulink are presented. They were used to estimate the reliability parameters of power supply circuits – ωcircuit, TBF, P, and Q – with varying initial data.

CONCLUSION

CONCLUSION. The paper presents the results of modeling in Matlab/Simulink. The obtained results can be recommended for use in the design of power supply systems. Application of the developed model in the design and operation of power supply systems at facilities allows for the assessment of circuit reliability parameters and the management of the reliability of power supply to consumers while ensuring the efficient operation of electrical equipment.

 

 

схема электроснабжениярезервированиенадежностьмоделированиетрансформаторкабельная линия.power supply diagramredundancyreliabilitymodelingtransformercable lineReferencesВиноградов А.В., Лансберг А.А., Волчков Ю.Д., Виноградова А.В. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2023. №2. С. 58-70.Vinogradov A.V., Lansberg A.A., Volchkov Yu.D., Vinogradova A.V. DETERMINATION OF MODERN RELIABILITY INDICATORS OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATION DEVICES // Izvestiya vuzov. Energy problems. 2023. № 2. Pp. 58-70.Герасимов Д.О., Суслов К.В. СИСТЕМЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МУЛЬТИЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2020. №4 (48). С. 11-19.Gerasimov D.O., Suslov K.V. SYSTEMS OF SIMULATION MODELING OF MULTIENERGY FACILITIES // KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2020. № 4 (48). Pp. 11-19.Ибрагим М., Пантелеев В. И. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ MATLAB // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2023. №2. С. 212-227.Ibrahim M., Panteleev V. I. MODELING OF AN ELECTRICAL COMPLEX OF A DC POWER TRANSMISSION LINE IN THE MATLAB SOFTWARE ENVIRONMENT // Journal of the Siberian Federal University. Engineering and Technology. 2023. № 2. Pp. 212-227.Моденов М.Ю., Чуканов А.Н., Цой Е.В. Математическое моделирование идеального контура управления летательным аппаратом нестандартного типа в среде MATLAB // Чебышевский сборник. 2025. №1 (97). С. 218-228.Modenov M. Yu., Chukanov A. N., Tsoi E. V. Mathematical modeling of an ideal control loop for a non-standard type aircraft in the MATLAB environment // Chebyshevsky collection. 2025. № 1 (97). Pp. 218-228.Петров А.Р., Грачева Е.И., Абдуллазянов Э.Ю. Повышение точности оценки параметров надежности низковольтных коммутационных аппаратов, устанавливаемых в системах внутрицехового электроснабжения с учетом основных воздействующих факторов // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2025. Т. 27. № 3. С. 38 -52. doi: 10.30724/1998-9903-2025-27-3-38-52.Petrov A.R., Gracheva E.I., Abdullazyanov E.Yu. Improving the accuracy of estimation of reliability parameters of low-voltage switching devices installed in the systems of inhouse power supply taking into account the main influencing factors. Power engineering: research, equipment, technology. 2025; 27 (3):38-52. doi: 10.30724/1998-9903-2025-27-3-38-52.Петрова Р. М., Грачева Е. И. Алгоритмы оценки основных параметров надежности низковольтного оборудования схем цеховых сетей // Омский научный вестник. 2024. № 1 (189). С. 93–102. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-189-93-102.Petrova R. M., Gracheva E. I. Algorithms for estimating the main reliability parameters of low-voltage equipment of shop-floor network schemes // Omsk Scientific Bulletin. 2024. No. 1 (189). Pp. 93–102. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-189-93-102.Петрова Р. М. и др. Оценка параметров надежности схем внутризаводского электроснабжения с двухтрансформаторными подстанциями. Вестник МГТУ. 2024. Т. 27, № 4. С. 521–533. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2024-27-4-521-533.Petrova R. M. et al. Assessment of reliability parameters of in-house power supply schemes with two-transformer substations. Bulletin of the Moscow State Technical University. 2024. Vol. 27, No. 4. pp. 521-533. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2024-27-4-521-533.Петрова Р.М., Грачева Е.И. Оценка параметров надежности схем электроснабжения с трансформаторными подстанциями при выполнении техникоэкономических расчетов // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2025. Т. 17. № 2 (66). С. 3-18.Petrova R.M., Gracheva E.I. Assessment of reliability parameters of power supply schemes with transformer substations during technical and economic calculations. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2025. Vol. 17. № 2 (66). Pp. 3-18.Романенко Н.Г., Головко Ю.А., Головко С.В., Ненастьев Е.А. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НАСОСОМ ОХЛАЖДЕНИЯ ГЛАВНОГО ДИЗЕЛЯ В СРЕДЕ MATLAB SIMULINK // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2023. №2. С. 23-32.Romanenko N.G., Golovko Yu.A., Golovko S.V., Nenastyev E.A. MODELING OF THE CONTROL SYSTEM OF THE MAIN DIESEL COOLING PUMP IN THE MATLAB SIMULINK ENVIRONMENT // Bulletin of Astrakhan State Technical University. Series: Control, Computer Engineering and Informatics. 2023. № 2. Pp. 23-32.Саттаров Р.Р., Гарафутдинов Р.Р. ПРИМЕНЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ И ЕГО МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ MATLAB // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2024. №2. С. 55-67.Sattarov R.R., Garafutdinov R.R. APPLICATION OF A VIRTUAL SYNCHRONOUS GENERATOR IN POWER SYSTEMS AND ITS MODELING IN THE MATLAB SOFTWARE PACKAGE // News of universities. Problems of energy supply. 2024. № 2. Pp. 55-67.Шпиганович А.Н., Шпиганович А.А., Петров А.Р., Грачева Е.И. Тепловизионный контроль электрооборудования промышленных предприятий // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2024. Т.26. № 2. С. 68-77. doi:10.30724/1998-99032024-26-2-68-77.Shpiganovich A.N., Shpiganovich A.A., Petrov A.R., Gracheva E.I. Thermal imaging control of electrical equipment of industrial enterprises. Power engineering: research, equipment, technology. 2024; 26 (2): 68-77. doi:10.30724/1998-9903-2024-26-2-68-77.N. Bhuvaneswary, V. J. Reddy, C. V. Kumar Reddy, J. R. Reddy, Y. Jagadeeshwar Reddy and M. U. Reddy, "Power Fault Analysis and Monitoring System using Simulink," 2025 5th International Conference on Trends in Material Science and Inventive Materials (ICTMIM), Kanyakumari, India, 2025, pp. 564-569, doi: 10.1109/ICTMIM65579.2025.10988264.N. Bhuvaneswary, V. J. Reddy, C. V. Kumar Reddy, J. R. Reddy, Y. Jagadeeshwar Reddy and M. U. Reddy, "Power Fault Analysis and Monitoring System using Simulink," 2025 5th International Conference on Trends in Material Science and Inventive Materials (ICTMIM), Kanyakumari, India, 2025, pp. 564-569, doi: 10.1109/ICTMIM65579.2025.10988264.W. Guo, Y. He and X. Ling, "Modeling and Simulation of Intelligent Vehicle Systems Using Simulink and MATLAB Programming for Advanced Automotive Application," 2025 11th International Conference on Computing and Artificial Intelligence (ICCAI), Kyoto, Japan, 2025, pp. 627-631, doi: 10.1109/ICCAI66501.2025.00100.W. Guo, Y. He and X. Ling, "Modeling and Simulation of Intelligent Vehicle Systems Using Simulink and MATLAB Programming for Advanced Automotive Application," 2025 11th International Conference on Computing and Artificial Intelligence (ICCAI), Kyoto, Japan, 2025, pp. 627-631, doi: 10.1109/ICCAI66501.2025.00100.S. Valtchev, R. M. Petrova, E. I. Gracheva, D. Gospodinova, T. Sinyukova and R. Miceli, "Electrical Supply Reliability of Circuits with Transformer Substations in Technical and Economic Decisions," 2025 7th Global Power, Energy and Communication Conference (GPECOM), Bochum, Germany, 2025, pp. 623-628, doi: 10.1109/GPECOM65896.2025.11061870.S. Valtchev, R. M. Petrova, E. I. Gracheva, D. Gospodinova, T. Sinyukova and R. Miceli, "Electrical Supply Reliability of Circuits with Transformer Substations in Technical and Economic Decisions," 2025 7th Global Power, Energy and Communication Conference (GPECOM), Bochum, Germany, 2025, pp. 623-628, doi: 10.1109/GPECOM65896.2025.11061870.Y. Li, T. Chen, Y. She, W. Liao, C. Liu and M. Xie, "Energy Storage Regulation Strategy for 5G Base Stations Considering Power Supply Reliability," 2023 IEEE 7th Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Hangzhou, China, 2023, pp. 1573-1578, doi: 10.1109/EI259745.2023.10513061.Y. Li, T. Chen, Y. She, W. Liao, C. Liu and M. Xie, "Energy Storage Regulation Strategy for 5G Base Stations Considering Power Supply Reliability," 2023 IEEE 7th Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Hangzhou, China, 2023, pp. 1573-1578, doi: 10.1109/EI259745.2023.10513061.Q. Yu et al., "Research on Online Pictures Recognition of Fault Scenario for Power Supply Reliability Management Based on Improved AI Algorithm," 2024 7th International Conference on Renewable Energy and Power Engineering (REPE), Beijing, China, 2024, pp. 190194, doi: 10.1109/REPE62578.2024.10809893.Q. Yu et al., "Research on Online Pictures Recognition of Fault Scenario for Power Supply Reliability Management Based on Improved AI Algorithm," 2024 7th International Conference on Renewable Energy and Power Engineering (REPE), Beijing, China, 2024, pp. 190194, doi: 10.1109/REPE62578.2024.10809893.E. A. Panova and A. T. Nasibullin, "Development of Mathematical Models of Microprocessor-based Relay Protection Devices for 220/110 kV Nodal Distribution Substation in Matlab/Simulink," 2020 Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice (PEAMI), Magnitogorsk, Russia, 2020, pp. 1-5, doi: 10.1109/PEAMI49900.2020.9234337.E. A. Panova and A. T. Nasibullin, "Development of Mathematical Models of Microprocessor-based Relay Protection Devices for 220/110 kV Nodal Distribution Substation in Matlab/Simulink," 2020 Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice (PEAMI), Magnitogorsk, Russia, 2020, pp. 1-5, doi: 10.1109/PEAMI49900.2020.9234337.V. A. Paseka, "Reliability Analysis of Transient Process and Steady State Calculations in MATLAB/Simulink," 2024 Conference of Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElCon), Saint Petersburg, Russian Federation, 2024, pp. 835-837, doi: 10.1109/ElCon61730.2024.10468208.V. A. Paseka, "Reliability Analysis of Transient Process and Steady State Calculations in MATLAB/Simulink," 2024 Conference of Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElCon), Saint Petersburg, Russian Federation, 2024, pp. 835-837, doi: 10.1109/ElCon61730.2024.10468208.

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