Эффективный метод определения места короткого замыкания в электрических сетях

   АКТУАЛЬНОСТЬ. Актуальной задачей является повышения надежности и качества электроснабжения. Очень часто сбои в работе обусловлены повреждением воздушных и кабельных линий. Традиционно достаточно большое количество нарушений приходится на долю распределительных электрических сетей. Для надежного функционирования энергосистем и бесперебойного электроснабжения потребителей необходимо в короткие сроки выявить и устранить неисправности для минимизации ущерба. Таким образом, необходим метод для эффективного, точного и надежного определения места повреждения? необходим как для энергетических компаний, так и для потребителей. Для решения данной проблемы необходимо оперативное получение информации о состоянии распределительной эклектической сети.

   ЦЕЛЬ. Сокращение времени поиска места повреждения в электрических сетях, снижение ущерба от простоя за недоотпуск электроэнергии путем анализа существующих методов определения места повреждений на линии электропередачи и разработки метода его оперативного выявления в электрических сетях.

   МЕТОДЫ. Основой данного метода является предварительный теоретический расчет токов короткого замыкания в различных сечениях линии электропередачи. На основе полученных в результате расчета величин осуществляется сравнение измеренных значений токов коротких замыканий с данными величинами, на основании чего и происходит определение места повреждения линии. Разработан алгоритм поиска левой и правой границы значения тока короткого замыкания в упорядоченном массиве статистических данных.

   РЕЗУЛЬТАТЫ. Предлагается метод оперативного определения места короткого замыкания, в основе которого лежит использование массива данных теоретически рассчитанных токов короткого замыкания. Представленный алгоритм способен точно определить координаты места короткого замыкания в электрических сетях.

   ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предложенный метод определения места повреждения линии электропередачи позволяет повысить оперативность определения точки короткого замыкания и тем самым снизить время на устранение аварии, следовательно, экономические потери от недоотпуска электроэнергии. Основой данного метода является предварительный теоретический расчет токов короткого замыкания в различных сечениях линии электропередачи. Благодаря последующему осуществлению сравнения измеренных значений токов коротких замыканий с величинами расчетных значений происходит определение места повреждения линии электропередачи. Представленный алгоритм разработан для точного определения координат места короткого замыкания, что позволяет существенно сократить время поиска и повысить точность определения места повреждения в диапазоне от 100 до 150 м независимо от длины линии электропередачи, что значительно сокращает время поиска повреждений одновременно с решением задачи по уменьшению временем простоя,  а также минимизации ущерба как для гарантирующих поставщиков в лице электросетевых компаний, так и для потребителей в лице промышленных, сельскохозяйственных предприятий.

1. Суслов К. В., Солонина Н. Н., Смирнов А. С. Повышение надежности функционирования автономных систем электроснабжения // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012, № 10. С. 240-245.

2. Грачева Е. И., Денисова Н. В., Иванов В. О. Надежность электроэнергетических систем и их объектов: монография - Казань, 2011.

3. Khasanov S. R., Grachieva E. I., Toshkhodzhaeva M. I., et al. Reliability modeling of high-voltage power lines in a sharply continental climate // E3S Web of Conferences. Cep. «High Speed Turbomachines and Electrical Drives Conference, HSTED 2020» 2020. C. 01051.

4. Суслов K. B., Солонина H. H., Солонина 3. B., и др. Повышение точности определения места повреждения в линиях электропередачи // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2020. Т. 12. № 3 (47). С. 3-13.

5. Солуянов Ю. И., Федотов А. И., Ахметшин А. Р., и др. Исследование электрических нагрузок многоквартирных жилых комплексов в период распространения новой коронавирусной инфекции // Вопросы элекгротехнологии. 2021. № 2 (31). С. 57-67.

6. Федотов, А. И., Абдуллазянов Р. Э., Мударисов Р. М. Методики оценки устойчивости синхронных двигателей при трехфазных коротких замыканиях в системе внешнего электроснабжения // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. Т. 21. № 34. С. 102-112.

7. Stefanidou-Voziki Р., Sapountzoglou N., Raison В., Dominguez-Garcia J. L. A review of fault location and classification methods in distribution grids //Electric Power Systems Research, 2022, vol. 209, August, 108031

8. Gururajapathy S. S., Mokhlis H., Illias H. A. Fault location and detection techniques in power distribution systems with distributed generation: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, vol.74. pp.949-958.

9. Dragomir M., Miron A., Istrate M., Dragomir A. A review of Impedance-based Fault Location Approaches for Transmission Lines// 2014 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering (EPE 2014), Iasi, Romania.

10. Baldwin T., Kelle D., Cordova J., Beneby N. Fault locating in distribution networks with the aid of advanced metering infrastructure // 2014 Clemson University Power Systems Conference, Clemson, SC, USA.

11. Wang X., Du H., Liang Z., Guo L., et al. Single phase to ground fault location method of overhead line based on magnetic field detection and multi-criteria fusion // International Journal of Electrical Power & Energy Systems 2023, vol. 145, 108699

12. Yin Z., Zhinong Z., Sun G., Zang H., et al. High sensitivity fault location technology for distribution networks considering measurement error // International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2022, vol. 140, 108055

13. Mokhlis H., Li H.Non-linear representation of voltage sag profdes for fault location in distribution networks // International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2011, vol. 33 (1), pp. 124-130.

14. Pereira R. A. F., da Silva L. G. W., Kezunovic M., Mantovani J. R. S. Improved fault location on distribution feeders based on matching during-fault voltage sags / ЛЕЕЕ Transactions on Power Delivery 2009, V. 24 (2). pp. 852-62.

15. Borghetti A., Bosetti M., Di Silvestro M., et al. Continuous wavelet transform for fault location in distribution power networks: definition of mother wavelets inferred from fault originated transients //IEEE Transactions Power Systems, 2008, vol. 23 (2) - Pp. 380-388.

16. Pourahmadi-Nakhli M., Safavi A. A. Path characteristic frequency-based fault locating in radial distribution systems using wavelets and nemal networks // IEEE Transactions on Power Delivery, 2011, Vol. 26 (2). pp.772-781.

17. Tawfik M. M, Morcos M. M. Fault location on loop systems using the Prony algorithm // Electric Power Components and Systems, 2006, V. 34 (4). pp. 433-443.

18. Jiang K., Wang H., Zhang L., et al. Fault Location in Active Distribution Networks Using Multiple Measurement-Based Bayesian Learning // 2020 12^th IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC)

19. Li J, Liang J. lOkv straight line fault location based on signal injection method // 2011 IEEE power engineering and automation conference, PEAM 2011.

20. Xiaowei W., Shu T., Zhan Z., et al. A novel method of fault location for distribution network // 2011 international conference on advanced power system automation and protection (APAP). 2011. V. 2. p. 1525-8.

21. Zeng H., Chen S., Zhang Z., et al. Single phase grounding fault detection and section location method based on non power frequency signal injection // 2022 China International Conference on Electricity Distribution (CICED).

22. Rivas A.E.L Abrao T., Faults in smart grid systems: Monitoring, detection and classification // Electric Power Systems Research, 2020. V. 189, 106602.

23. Gurmajapathy S. S., Mokhlis H., Illias H. A. Fault location and detection techniques in power distribution systems with distributed generation: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews 2017, V. 74. P. 949-958.

24. Song G. B., Suonan J., Xu Q. Q., et al. Parallel transmission lines fault location algorithm based on differential component net // IEEE Transactions on Power Delivery, 2005, V. 20 (4). pp. 2396-2406.

25. Farshad M., Sadeh J. Accurate single-phase fault-location method for transmission lines based on k-nearest neighbor algorithm using one-end voltage / ЛЕЕЕ Transactions on Power Delivery, 2012, V. 27 (4). pp. 2360-2367.

26. Bhalja. B, Maheshwari R. P. Wavelet-based fault classification scheme for a transmission line using a support vector machine // Electric Power Components and Systems, 2008, V. 36 (10). pp:1017-1030.

27. Ngaopitakkul A., Pothisam C. Discrete wavelet transform and back-propagation nemal networks algorithm for fault location on single-circuit transmission line // IEEE international conference on robotics and biomimetics, ROBIO 2008. p. 1613-1618.

28. Ahanch M., Asasi M. S., McCann R.Transmission lines fault detection, classification and location considering wavelet support vector machine with harrishawks optimization algorithm to improve the SVR training // 2021 8^th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ICEEE), 2021.

29. Malathi V., Marimuthu N. Multi-class support vector machine approach for fault classification in power transmission line // IEEE international conference on sustainable energy technologies, ICSET 2008. p. 67-71.

30. Mousaviyan I., Seifossadat G. S., Saniei M. Traveling Wave-based Algorithm for Fault Detection, Classification, and Location in STATCOM-Compensated Parallel Transmission Lines // Electric Power Systems Research, 2022, V. 210, 108118.