omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2023-185-93-98omna-299Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGРазработка математической модели функционирования электротехнических комплексов релейной защиты цифровых подстанцийDevelopment of the mathematical model for operation of digital substations relay protection complexeshttps://orcid.org/0000-0002-9237-4469СимаковА. В.SimakovA. V.

Симаков Александр Владимирович - ведущий инженер ООО «Газпромнефть-Энергосервис»; аспирант кафедры «Электрические машины и общая электротехника» ОмГУПС.

Омск

AuthorID (РИНЦ) 894651

AuthorID (SCOPUS) 57200447013

Omsk

simak_off94@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3621-3377ХарламовВ. В.KharlamovV. V.

Харламов Виктор Васильевич - доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Электрические машины и общая электротехника» ОмГУПС.

Омск

AuthorID (РИНЦ) 465264

AuthorID (SCOPUS) 7006332004

Omsk

hvv-omgups@mail.ruЧерневМ. Ю.ChernevM. Yu.

Чернев Максим Юрьевич - кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Теоретическая электротехника и электрификация нефтяной и газовой промышленности» РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина.

Москва

AuthorID (РИНЦ) 924161

Moscow

makcchernev@gmail.comООО «Газпромнефть-Энергосервис»; Омский государственный университет путей сообщенияРоссияGazpromneft Energoservice, LLC; Omsk State Technical UniversityRussian FederationОмский государственный университет путей сообщенияРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationРоссийский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. ГубкинаРоссияGubkin Russian State University of Oil and GasRussian Federation202330032023019398Copyright © Симаков А.В., Харламов В.В., Чернев М.Ю., 20232023Симаков А.В., Харламов В.В., Чернев М.Ю.Simakov A.V., Kharlamov V.V., Chernev M.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/299

Рассмотрены вопросы внедрения цифровых подстанций на объектах электроэнергетики Российской Федерации. Осуществлен анализ существующих критериев оценки работоспособности и качества функционирования современных устройств релейной защиты и выполнена оценка их достаточности. Разработана математическая модель функционирования электротехнических комплексов релейной зашиты в соответствии с положениями теории массового обслуживания, теории графов и математического аппарата цепей Маркова. Расчетное значение вероятности безотказной работы комплексов релейной защиты соответствует среднему значению этого показателя по данным многолетнего анализа и свидетельствует об адекватности математической модели. Предложенная математическая модель позволяет учесть влияние объемов и качества технического обслуживания на эффективность работы комплексов релейной защиты цифровых подстанций.

The issues of introduction of electrical digital substations in the Russian Federation are considered. An existing criteria analysis for assessing the modern relay protection devices efficiency is carried out and an assessment of their sufficiency is made. A mathematical model development of the digital substations relay protection complexes operation has been developed using the queuing theory, the graphs theory and Markov chains. The failure-free operation probability calculated value of the relay protection complexes corresponds to the long-term analysis data. This indicates that the mathematical model is correct. The proposed mathematical model makes it possible to take into account the impact of the maintenance quality on the digital substation relay protection complexes efficiency.

цифровая подстанцияМЭК-61850релейная защитатехническое обслуживание по состояниюцепи Марковатеория графовdigital substationIEC-61850relay protectioncondition-based maintenanceMarkov chaingraph theoryReferencesО национальных целях и стратегических задачах развития РФ на период до 2024 года: Указ Президента Российской Федерации от 07.05.2018 г. № 204. Москва, 2018. 19 с.О национальных целях и стратегических задачах развития РФ на период до 2024 года: Указ Президента Российской Федерации от 07.05.2018 г. № 204. Москва, 2018. 19 с.Цифровая экономика Российской Федерации: государственная программа Российской Федерации от 28.07.2017 г. № 1632-р. Москва, 2017. 88 с.Цифровая экономика Российской Федерации: государственная программа Российской Федерации от 28.07.2017 г. № 1632-р. Москва, 2017. 88 с.Долежилек Д. Опыт разработки, создания, тестирования и поддержки цифрового вторичного оборудования для систем РЗА // Релейщик. 2018. № 2. С. 44–61.Долежилек Д. Опыт разработки, создания, тестирования и поддержки цифрового вторичного оборудования для систем РЗА // Релейщик. 2018. № 2. С. 44–61.ГОСТ Р МЭК 61850-7-3-2009. Сети и системы связи на подстанциях. Часть 7. Базовая структура связи для подстанций и линейного оборудования. Раздел 3. Классы общих данных. Введ. 2011–01–01. URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-r-mek-61850-7-3-2009 (дата обращения: 10.12.2022).ГОСТ Р МЭК 61850-7-3-2009. Сети и системы связи на подстанциях. Часть 7. Базовая структура связи для подстанций и линейного оборудования. Раздел 3. Классы общих данных. Введ. 2011–01–01. URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-r-mek-61850-7-3-2009 (дата обращения: 10.12.2022).Хлебцов А. П., Шилин А. Н. Тенденции и перспективы развития информационно-измерительных систем диагностики цифровых подстанций // Энерго- и ресурсосбережение: промышленность и транспорт. 2018. № 2. С. 31–36.Хлебцов А. П., Шилин А. Н. Тенденции и перспективы развития информационно-измерительных систем диагностики цифровых подстанций // Энерго- и ресурсосбережение: промышленность и транспорт. 2018. № 2. С. 31–36.Шалин А. И. Надежность и диагностика релейной защиты энергосистем. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. 384 c. ISBN 5-7782-0374-8.Шалин А. И. Надежность и диагностика релейной защиты энергосистем. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. 384 c. ISBN 5-7782-0374-8.Алекин Д. Ю., Яговкин Г. Н. Анализ причин ошибочных действий оперативного персонала при переключении в процессе эксплуатации электроустановок // Безопасность и охрана труда. 2017. № 2. С. 76–79.Алекин Д. Ю., Яговкин Г. Н. Анализ причин ошибочных действий оперативного персонала при переключении в процессе эксплуатации электроустановок // Безопасность и охрана труда. 2017. № 2. С. 76–79.Кокорин Е. Л., Дмитриев С. А. Оценка работоспособности устройств релейной защиты и автоматики на основе графовой вероятностной модели // Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям. 2017. Т. 1. С. 404–407.Кокорин Е. Л., Дмитриев С. А. Оценка работоспособности устройств релейной защиты и автоматики на основе графовой вероятностной модели // Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям. 2017. Т. 1. С. 404–407.Дубров В. И., Оганян Р. Г., Шайхутдинов Д. В. [и др.]. Методы и подходы определения технического состояния цифровых электроподстанций // Фундаментальные исследования. 2016. № 9-1. С. 16–20.Дубров В. И., Оганян Р. Г., Шайхутдинов Д. В. [и др.]. Методы и подходы определения технического состояния цифровых электроподстанций // Фундаментальные исследования. 2016. № 9-1. С. 16–20.Шалимов А. С. Схемы испытаний устройств релейной защиты и автоматики на основе стандарта IEC 61850 // Релейная защита и автоматизация. 2019. № 3. С. 34–36.Шалимов А. С. Схемы испытаний устройств релейной защиты и автоматики на основе стандарта IEC 61850 // Релейная защита и автоматизация. 2019. № 3. С. 34–36.Акимова Г. П., Соловьев А. В., Пашкина Е. В. Методологический подход к определению влияния человеческого фактора на работоспособность информационных систем // Труды Института системного анализа Российской академии наук. 2007. Т. 29. С. 102–112.Акимова Г. П., Соловьев А. В., Пашкина Е. В. Методологический подход к определению влияния человеческого фактора на работоспособность информационных систем // Труды Института системного анализа Российской академии наук. 2007. Т. 29. С. 102–112.Паздерин А. В., Мурзин П. В., Одинаев И. Н., Бобокалонов Ф. З. Направления исследований для повышения достоверности информации цифровой подстанции // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 4 (45). С. 4–11. DOI: 10.18503/2311-8318-2019-4(45)-4-11.Паздерин А. В., Мурзин П. В., Одинаев И. Н., Бобокалонов Ф. З. Направления исследований для повышения достоверности информации цифровой подстанции // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 4 (45). С. 4–11. DOI: 10.18503/2311-8318-2019-4(45)-4-11.Долежилек Д. Опыт разработки, создания, тестирования и поддержки цифрового вторичного оборудования для систем РЗА // Релейщик. 2018. № 2. С. 44–61.Долежилек Д. Опыт разработки, создания, тестирования и поддержки цифрового вторичного оборудования для систем РЗА // Релейщик. 2018. № 2. С. 44–61.Царёв Н. В., Пинчуков П. С. Особенности расчета показателей надежности цифровых устройств релейной защиты и автоматики // Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. 2019. № 4. С. 83–87.Царёв Н. В., Пинчуков П. С. Особенности расчета показателей надежности цифровых устройств релейной защиты и автоматики // Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. 2019. № 4. С. 83–87.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.