Разработка алгоритма определения места повреждения кабельной линии с использованием ее амплитудно-фазовых координатных характеристик

АКТУАЛЬНОСТЬ. Задача оперативного и точного определения места повреждения (ОМП) в кабельных линиях электропередачи является одной из ключевых в процессе обеспечения надежного и бесперебойного снабжения потребителей электроэнергией. Разработка нового алгоритма решения этой задачи, который позволит минимизировать время и ресурсы, затрачиваемые на поиск повреждений, является актуальным направлением современных исследований. ЦЕЛЬ. Рассмотреть основные недостатки и ограничения существующих методов ОМП кабельных линий. Разработать алгоритм ОМП кабельной линии на основе теории длинных линий с использованием оригинальных амплитудно-фазовых координатных характеристик. Реализовать алгоритм получения теоретических характеристик зависимости параметров входного тока от координаты повреждения линии на конкретном числовом примере. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялись методы теории длинных линий и классической теории электрических цепей, реализованные средствами программного комплекса Wolfram Mathematica. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены основные недостатки существующих методов ОМП кабельных линий. Разработан и на конкретном числовом примере реализован алгоритм определения места повреждения для однофазной кабельной линии, основанный на совместном использовании специального вида дублированных координатно-зависимых (АКХ) и (ФКХ) характеристик, рассчитанных с использованием программного комплекса Wolfram Mathematica. Приведены соответствующие графические построения и описан вариант практической реализации предлагаемого алгоритма. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По результатам теоретических расчетов предложенный алгоритм определения места повреждения однофазной кабельной линии электропередачи позволяет с заданной точностью определять координату повреждения для случаев обрыва и короткого замыкания во всем диапазоне длины линии. Полученные теоретические расчеты нуждаются в соответствующей экспериментальной проверке на следующем этапе исследований.

1. Виноградов А.В. Анализ повреждаемости электрооборудования электрических сетей и обоснование мероприятий по повышению надежности электроснабжения потребителей / А. В. Виноградов, Р. А. Перьков // Вестник НГИЭИ. – 2015. – № 12(55). – С. 12-21.

2. Основные методы определения мест повреждения (ОМП). Режим доступа: https://angstremip.ru/blog/492/.

3. Аржанников Е.А., Чухин А.М. Методы и приборы определения мест повреждения на линиях электропередачи / М: НТФ «Энергопресс», 1998. 87 с.

4. Куликов А.Л., Лукичева И.А. Определение места повреждения линии электропередачи по мгновенным значениям осциллограмм аварийных событий // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2016. – № 5. – С. 16-21. – doi: 10.17588/2072-2672.2016.5.016-021.

5. Saha, M., Izykowski, J. and Rosolowski, E., Fault location on power networks, Springer, London, 2010. doi: 10.1007/978-1-84882-886-5.

6. Yi Sun et al 2021 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 696 012047.

7. H. Panahi, R. Zamani, M. Sanaye-Pasand and H. Mehrjerdi, Advances in Transmission Network Fault Location in Modern Power Systems: Review, Outlook and Future Works, in IEEE Access, vol. 9, pp. 158599-158615, 2021, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3129838.

8. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения линий электропередачи импульсными методами / Г.М. Шалыт // М. : «Энергия», 1968. – 216 с.

9. Цифровая система мониторинга повреждений на линиях электропередачи / А.И. Федотов, Г.В. Вагапов, А.Ф. Абдуллазянов, А.М. Шаряпов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, № 1. С. 146-155. doi: 10.30724/1998-9903-2021-23-1-146-155.

10. Bukvisova, Z., Orsagova, J., Topolanek, D. & Toman, P. 2019, Two-terminal algorithm analysis for unsymmetrical fault location on 110 kV lines, Energies, vol. 12, no. 7. doi: 10.3390/en12071193.

11. Dian Lu, Yu Liu, Dayou Lu, Binglin Wang, Xiaodong Zheng, Unsynchronized fault location on untransposed transmission lines with fully distributed parameter model considering line parameter uncertainties, Electric Power Systems Research, Volume 202, 2022, 107622.

12. Hafizi Bin Idris, M. (2020). Combination effects of fault resistance and remote in feed current on simple impedance based fault location. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series, 1432(1) doi: 10.1088/1742-6596/1432/1/012002.

13. N. Cifuentes and B.C. Pal, A New Approach to the Fault Location Problem: Using the Fault’s Transient Intermediate Frequency Response, in IEEE Open Access Journal of Power and Energy, vol. 8, pp. 510-521, 2021, doi: 10.1109/OAJPE.2021.3089678.

14. Авдеева К.В. Анализ топографических методов определения мест повреждения изоляции кабеля / К.В. Авдеева, Ю.М. Елизарова // Приднепровский научный Вестник. 2019. Т. 7. № 2. С. 37-40.

15. Кучерявенков А.А., Рукавицын А.А., Феоктистов А.В., и др. Способ определения места повреждения кабельных и воздушных линий электропередач // Патент РФ № 2733825. 2020. Бюл. №28.

16. Эрекайкин Е.И. Методика определения мест повреждения кабельных линий в распределительных электрических сетях 10 кВ / Е.И. Эрекайкин, Д.В. Армеев, Я. А. Фролова // Электроэнергетика глазами молодежи - 2018: Материалы IX Международной молодежной научно-технической конференции. В 3-х томах, Казань, 01–05 октября 2018 года / Ответственный редактор Э.В. Шамсутдинов. Том 2. Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2018. – С. 166-169.

17. Кашин Я.М., Кириллов Г.А., Сидоренко В.С., Гайдамашко А.И. Перспективный способ повышения точности определения мест повреждения кабельных линий электропередачи и устройство по его реализации // Вестник Адыгейского государственного университета. Сер: Естественно-математические и технические науки. 2020. № 3(266). С. 52-58.

18. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. Теория автоматического управления техническими системам. Москва: «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», 1993. 492 с.