Цифровая система мониторинга повреждений на линиях электропередачи

ЦЕЛЬ. Внедрение цифровой системы мониторинга однофазных замыканий на землю на воздушных линиях электропередачи в распределительных электрических сетях напряжением 10 кВ с изолированным режимом работы нейтрали. МЕТОДЫ. Реализация программного обеспечения осуществлена на основе использования математических моделей имитационного моделирования. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье представлена внедренная цифровая система мониторинга повреждений на воздушных линиях электропередачи напряжением 10 кВ c изолированным режимом работы нейтрали в действующих распределительных электрических сетях, основанная на выделении высших гармонических составляющих токов и напряжений, как один из технических вариантов решения проблемы определения однофазных замыканий на землю. Представлены особенности технических решений по выделению полезных сигналов, реализованных в цифровой системе мониторинга. Одновременно , приведены компоновочные решения по подключению системы мониторинга к вторичным измерительным цепям в распределительном устройстве 10 кВ подстанции 110/10 кВ. На основе выше обозначенных технических решений и ранее разработанных математических моделей, а также с учетом результатов серий натурных экспериментов по моделированию различных видов однофазных замыканий на землю в действующих распределительных электрических сетях, реализовано программное обеспечение дистанционного мониторинга распределительной электрической сети и выявления различных видов однофазных замыканий на землю. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Представлены основные функционалы разработанного программного обеспечения с описанием решений отдельных технических задач. Приведены дальнейшие направления исследований в области диагностики и мониторинга однофазных замыканий на землю в распределительных электрических сетях, выполненных воздушными линиями электропередачи на основе анализа высших гармонических составляющих.

1. Федотов А.И., Ахметвалеева Л.В., Басыров Р.Ш., и др. Нормирование амплитуды высших гармоник при определении фидера с однофазным замыканием на землю. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22. № 1. С. 58-68.

2. Абдуллин Л.И., Вагапов Г.В., Чернова Н.В., и др. Влияние параллельно работающих фидеров на резонансные частоты воздушной линии при однофазном замыкании на землю Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т. 20. № 1-2. С. 54-61.

3. Федотов А.И., Вагапов Г.В., Чернова Н.В. Распределение токов и напряжений вдоль воздушных линий электропередачи 6-35 кВ на резонансных частотах при ОЗЗ Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19. № 5-6. С. 69-78.

4. Fedotov A., Abdullazyanov R., Vagapov G., et al. Detection of places of single-phase ground fault by frequency of the resonance. В сборнике: 2016 57th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University, RTUCON 2016; 57. pp. 7763116

5. Сидоров С.В., Сушков В.В., Сухачев И.С. Особенности моделирования определения мест повреждения воздушных линий электропередачи напряжением 6(10) кВ // Промышленная энергетика. 2020. № 3. С. 33-40.

6. Sidorov S., Sukhachev I., Sushkov V. Development of a method for determining the location of a single line-to-ground fault of an overhead power line with voltage of 6(10) kV considering climatic factors // В сборнике: E3S Web of Conferences. International Scientific and Technical Conference Smart Energy Systems 2019, SES 2019. 2019. p. 05003

7. Анализ причин обрывов фазных проводов воздушных линий напряжением 6-10 кВ. Хлопова А.В. Безопасность жизнедеятельности. 2018. № 4 (208). С. 38-43.

8. Вайнштейн P.A., Коломиец Н.В., Шестакова В.В. Режимы заземления нейтрали в электрических системах. Томск: Изд-во ТПУ, 2006. 118 с.

9. Сирота И.М. Защита от однофазных замыканий в электрических системах: Киев. Изд. АН УССР. 1955. 208 с.

10. Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ: М.: Энергопрогресс: Энергетик, 2007. 63 с.

11. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. Направленные защиты. Особенности применения // Новости электротехники. 2005. №6 (36). С. 52-55.

12. Шуин В.А. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ:М.: НТФ «Энергопрогресс». 2001. 104 с.

13. Burkhardt E., Fickert L and Jenau F. The Short-term Compensation Change to Detect Earth Faults in Compensated Networks. 2020 55th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), Torino, Italy, 2020, pp. 1-5.

14. Orságová J., Topolánek D., Toman P., et al. Localization method for the resistive earth faults in compensated network based on simultaneous earth faults evaluation. 12th IET International Conference on Developments in Power System Protection (DPSP 2014), Copenhagen, 2014, pp. 1-6.

15. Achleitner G., Obkircher C., Fickert L., et al. An earth fault distance location algorithm in compensated networks with additional estimation of the fault impedance and fault current. 2008 Power Quality and Supply Reliability Conference, Parnu, 2008, pp. 193-198,

16. Schmidt U., Frowein K., Druml G., et al. New method for calculation of the harmonics in the residual earth fault current in isolated and compensated networks. 2016 Electric Power Quality and Supply Reliability (PQ), Tallinn, 2016, pp. 309-313.

17. Bartholomäus K and Derbel F. Earth Fault Measurement with the Frequency-Selective Earth Fault. 2018 15th International Multi-Conference on Systems, Signals & Devices (SSD), Hammamet, 2018, pp. 83-87.

18. Wang Z and Wang F. Earth fault detection in distribution network based on wide-area measurement information, 2011 International Conference on Electrical and Control Engineering, Yichang, 2011, pp. 5855-5859.

19. Burkhardt E., Hilbrich D., Offermann N., et al. The Short-term Isolated Star Point Grounding to Detect Earth Faults in Compensated Networks. The Concept. 2020. 55th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), Torino, Italy, 2020, pp. 1-5.

20. Zhang H. A Segmented Network Method Based Faulted Line Selection Strategy for Single-Phase Earth Fault in Small Current Grounding Distribution Network. 2017 International Conference on Computer Systems, Electronics and Control (ICCSEC), Dalian, 2017, pp. 1582-

21.

22. Minullin R.G., Piskovatskiy Y.V. and Kasimov V.A. Model and Experimental Detection of Single Phase-to-Earth Faults of Overhead Conductors in 6–10 Kv Distribution Circuits by a Location Method. 2020 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), Chelyabinsk, Russia, 2020, pp. 411-415,

23. Kolcunová I., Zbojovský J., Kurimský J. Measurement of corona discharges using uv camera. Proceedings of the 10th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering, ELEKTROENERGETIKA 2019. V.10. pp. 251-255.

24. Антонов В.И., Лазарева Н.М., Пуляев В.И. Методы обработки цифровых сигналов энергосистем. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2000. 84 с.

25. Нагай В.И. Релейная защита ответвительных подстанций электрических сетей. Энергоатомиздат, 2002. 312 с.