Нормирование амплитуды высших гармоник при определении фидера с однофазным замыканием на землю

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.

1. Манилов А., Барна А. Способ обеспечения чувствительности защит. ОЗЗ в сетях 6–10 кВ с комбинированным заземлением нейтрали. Новости электротехники 2012. №6 (78).

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Абдуллин Л.И. Раннее выявление замыканий на землю по параметрам напряжения на приемных подстанциях // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2013. №11-12. С. 133-136.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. Долгов А.И., Маршаков Д.В. О применимости математического масштабирования и нормирования // Вестник Донского государственного технического университета. 2018. Т. 18. № 1. С. 92-101.

17. 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.

18. Krasnykh A.A., Krivoshein IL., Kozlov AL. 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM).

19. 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.