Моделирование режимов двойных замыканий на землю в системах электроснабжения нетяговых потребителей железнодорожного транспорта

ЦЕЛЬ. Разработка цифровых моделей для определения режимов двойных замыканий на землю (ДЗЗ) в воздушных линиях 6-10 кВ, питающих объекты сигнализации, централизации и автоблокировки (ВЛ СЦБ).
МЕТОДЫ. Для создания моделей использовались методы мультифазного моделирования электроэнергетических систем.
РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработанные модели обеспечивают корректный учет факторов, влияющих на режимы ДЗЗ, включая трехфазно-однофазную структуру рассматриваемой системы электроснабжения и повышенные электромагнитные влияния тяговой сети. В отличие от известных подходов осуществляется моделирование динамики изменений этих влияний, вызванных вариациями тяговых нагрузок при движении поездов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предложенный подход к определению режимов ДЗЗ является универсальным и может применяться для типовых систем электроснабжения, а также перспективных тяговых сетей повышенного напряжения. Полученные результаты могут быть использованы на практике для настройки устройств релейной защиты ВЛ СЦБ с целью обнаружения ДЗЗ и принятия мер по их устранению. Кроме того, представленная в статье методика моделирования может быть полезной при выборе мероприятий по повышению надежности электроснабжения объектов СЦБ, обеспечивающих безопасность движения поездов, а также для разработки методов и алгоритмов локализации двойных замыканий на землю в воздушных линиях электропередачи, питающих объекты сигнализации, централизации и автоблокировки.

1. Спиричев М. А., Попов Н. М., Олин Д. М. О необходимости отключать двойные замыкания на землю без выдержки времени // Вестник КрасГАУ. № 4 (139). 2018. С. 133-137.

2. Koeppl G. S., Braun D., Lakner M. Double Earth Faults in Power Stations // IEEE Transactions on Power Delivery. 2015. Vol.30, Issue: 3.

3. Олин Д. М., Спиричев М. А. Устройства для защиты воздушных линий 6-35 кВ от двойных замыканий на землю // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе. Караваево, 2017. С. 233-238.

4. Zhang Y., Zhang Q., Song W., Yu Y., Li X. Transmission line fault location for double phase-toearth fault on non-direct-ground neutral system // IEEE Transactions on Power Delivery. 2000. Vol.15, Issue: 2..

5. Хакимзянов Э. Ф., Мустафин Р. Г., Федотов А. И. Определение расстояний до мест двойных замыканий на землю на линии электропередачи распределительной сети среднего напряжения // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. № 3-4. 2015. С. 132-137.

6. Определение поврежденного участка распределительной сети в режиме "двойное замыкание на землю" / Э. Ф. Хакимзянов, А. И. Федотов, Р. Г. Мустафин [и др.] //Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. № 7-8. 2016. С. 3-8.

7. Хакимзянов Э. Ф., Куксов С. В. Определение мест повреждений в распределительных сетях среднего напряжения при двойных замыканиях на землю // Диспетчеризация и управление в электроэнергетике. Казань, 2017. С. 21-26.

8. Определение мест двойного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью / М.В. Убасева, В.С. Петров, В. А. Наумов [и др.] // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике. Чебоксары, 2020. С. 407-413.

9. Определение мест двойного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью // М. В. Убасева, В. С. Петров, В. А. Наумов [и др.] // Релейная защита и автоматизация. № 4 (45). 2021. С. 40-46.

10. Ubaseva M., Petrov V., Antonov V. The Novel Method for Determining Locations of a Double Ground Fault in Networks with Isolated Neutra // Proc. of 2020 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon). 2020.

11. Белянин А. А. Определение мест двойных замыканий на землю методом локализации // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. № 7. 2017. С. 52-56.

12. Способы определения расстояний до мест двойных замыканий на землю // А.Л. Куликов, В. Ю. Осокин, М. Д. Обалин, [и др.] // Актуальные проблемы электроэнергетики. Нижний Новгород, 2018. С. 196-201.

13. Применение имитационного моделирования ЛЭП 6-35 кВ для повышения точности определения расстояния до двойных замыканий на землю / А. Л. Куликов, М. Д. Обалин, В. Ю. Осокин [и др.] // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. № 1. 2018. С. 40-49.

14. Куликов А. Л., Осокин В. Ю., Обалин М. Д. Повышение точности алгоритмов определения места повреждения лэп 6-35 кВ при двойных замыканиях на землю с помощью введения итерационных процедур // Электроэнергия. Передача и распределение. № 1 (52). 2019. С. 78-83.

15. Куликов А. Л., Обалин М. Д., Осокин В. Ю. Сокращение времени восстановления поврежденной линии электропередачи 6-35 кВ при двойных замыканиях на землю с применением итерационных процедур определения места повреждения // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Иркутск, 2018. С. 106-115.

16. Kulikov A. L., Osokin V. Ju., Obalin M. D. Improving Accuracy the Fault Location on Transmission Line 6–35 kV for Double Earth Fault // Proc. of 2018 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2018

17. Грачева Е.И., Тошходжаева М.И. Моделирование работоспособности электрооборудования систем электроснабжения и электрических сетей - Казань, 2021.

18. Юсупова А.А., Грачева Е.И. Повышение эффективности и надежности эксплуатации кабельных линий // Приборостроение и автоматизированный электропривод в топливноэнергетическом комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве. Сборник материалов III Поволжской научно-практической конференции, 2017. С. 180-181.

19. Zheng R., Lin X., Zhao F., Bo Z. A novel single-ended fault location method for locating doublephase to earth faults // Proc. of 2011 IEEE Power and Energy Society General Meeting. 2011.

20. Dubey A., Sun H., Nikovski D., Takano T., Kojima Y., Ohno T. Locating double-line-to-ground faults using hybrid current profile approach. Proc. of 2015 IEEE Power & Energy Society Innovative Smart Grid Technologies Conference (ISGT). 2015 Publisher: IEEE.

21. Dzienis C., Leitner W., Eberhardt H.. Experiences with Double- and Single-Ended Fault Location in Compensated Network Applaying Travelling Wave Technology // Proc. of 2019 Modern Electric Power Systems (MEPS). 2019. Publisher: IEEE.

22. Heringer W. R., Cordeiro M. A. M., Paye J. C. H., Sousa A. L., Leão A. P., Vieira J. P. A., Santos M. C., Cardoso G., de Morais A. P., Wontroba A., Farias P. E. Reproduction of a High Impedance Double line-to-ground Fault Using Real Oscillography Data // Proc. of 2020 IEEE PES Transmission & Distribution Conference and Exhibition - Latin America (T&D LA). 2020.

23. Jia Q., Dong X., Shi S., He X. Non-communication Protection for Single-Phase-to-Ground Fault Feeder in Neutral Non-Effectively Grounded Distribution System // Proc. of 2018 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM). 2018.

24. Качанов А. Н., Чернышов В. А., Королева Т. Г. Автоматический перевод двойных замыканий на землю в однофазные как способ повышения эффективности функционирования сетей 6-10 кВ // Электрические сети: надежность, безопасность, энергосбережение и экономические аспекты. Казань, 2023. С. 23-30.

25. Budahs M., Rozenkrons J., Staltmanis A.. Thermal stability of cables metallic covers in the case of double earth faults in middle voltage networks // Proc. of 2005 IEEE Russia Power Tech. 2005.

26. Закарюкин В. П., Крюков А. В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2005. 273 с.

27. Обеспечение чувствительности дистанционных защит фидеров контактной сети переменного тока на участках с разземленными опорами / И. А. Кремлев, Ю. В. Кондратьев, В. А. Кващук [и др.] // Фундаментальные исследования. № 6-3. 2014. С. 472-475.