Разработка способа селективного определения линии с однофазным замыканием на землю для промышленных сетей 6–35 кВ с изолированной нейтралью при преобладании несинусоидальной нагрузки

В данной работе представлен способ определения отходящей линии с однофазным замыканием на землю для сетей 6–35 кВ с преобладанием несинусоидальных нагрузок. В работе поднимается актуальность вопроса применения математического аппарата вейвлет-преобразования применительно к традиционным методам определения места повреждения. Применение вейвлет-аппарата особенно актуально в задачах декомпозиции несинусоидального сигнала тока отходящих линий, обусловленного наличием в нагрузках современных предприятий нефтедобывающего сектора ХМАО-Югры нелинейных потребителей. Предлагается модернизация существующих алгоритмов относительного замера уровня высших гармоник в параметрах аварийного режима. Предложенный метод позволяет определить отходящую линию по суммарной энергии спектра высших гармоник для различных конфигураций сети.

1. Экономика ХМАО–Югры // Официальный сайт полномочного представителя Президента Российской Федерации в Уральском федеральном округе. URL: http://uralfo.gov.ru/district/KHM/hmao_economy/ (дата обращения: 30.05. 2023).

2. Схема и программа развития электроэнергетики Ханты-Мансийского автономного округа — Югры на период до 2025 года // Департамент жилищно-коммунального комплекса и энергетики Ханты-Мансийского автономного округа– Югры. URL: https://docs.cntd.ru/document/570863613 (дата обращения: 14. 06.2023).

3. Шуин В. А., Винокурова Т. Ю., Шагурина Е. С. Математическая модель для оценки минимального уровня высших гармоник в токе однофазного замыкания на землю в компенсированных сетях 6–10 кВ // Вестник ИГЭУ. 2013. № 6. C. 35–41. EDN: RRYZSX.

4. Медведева М. Л., Кузьмин С. В., Кузьмин И. С., Шманев В. Д. Анализ и прогноз аварийности распределительных сетей и электроприемников 6–10 кВ в горной отрасли // Надежность и безопасность энергетики. 2017. Т. 10, № 2. С. 120–125.

5. Шуин В. А., Гусенков А. В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6–10 кВ. Москва: НТФ «Энергопрогресс», 2001. 104 с.

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

7. СТО 34.01-4.1-001-2016. Устройства определения места повреждения воздушных линий электропередачи. Общие технические требования. Введ. 2016–07–04. ПАО «Россети», 2016. 20 с.

8. Куликов А. Л., Мисриханов М. Ш., Петрухин А. А. Определение мест повреждений ЛЭП 6–35 кВ методами активного зондирования Москва: Энергоатомиздат, 2009. 164 с. ISBN 978-5-283-03292-4.

9. Куликов А. Л., Вуколов В. Ю., Шарыгин М. В., Бездушный Д. И., Темирбеков Ж. Алгоритм определения места повреждения линии электропередачи с ответвлениями // Вестник НГИЭИ. 2017. № 9 (76). С. 29–38.

10. Солдатов В. А., Климов Н. А., Яблоков А. С. Определение места повреждения в электрических сетях 35–10–6 кВ по эмпирическим критериям в координатах трех симметричных составляющих // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2022. Т. 22, № 3. С. 32–38. DOI: 10.14529/power220304.

11. Лачугин В. Ф., Панфилов Д. И., Смирнов А. Н., Платонов П. С. Определение мест повреждений воздушных линий высокого напряжения с использованием спутниковой связи. Волновой метод двусторонних синхронизированных измерений // Энергия единой сети. 2017. № 2 (31). С. 30–41.

12. Абрамочкина Л. В. Повышение точности определения места повреждения воздушных линий электропередачи по параметрам предаварийного и аварийного режимов: дис. … канд. техн. наук. Томск, 2014. 167 с.

13. Кликушин Ю. Н., Птицына Е. В., Сорокин В. Н. Исследование потерь электрической энергии, вызванных наличием высших гармоник в напряжениях и токах силового канала преобразования энергии установок электроцентробежных насосов // Известия Транссиба. 2012. № 2 (10). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-poter-elektricheskoy-energii-vyzvannyh-nalichiem-vysshih-garmonik-v-napryazheniyah-i-tokah-silovogo-kanala (дата обращения: 12.03.2023).

14. Костин В. Н., Кривенко А. В., Сериков В. А. Влияние высших гармоник на качество напряжения и на работу конденсаторных батарей в системах электроснабжения с нелинейной нагрузкой // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 5. С. 431–441.

15. Михеев Г. М., Атаманов М. Н., Дрей Н. М. Алгоритм расчёта тока высших гармоник в системе электроснабжения промышленных предприятий // Промышленная энергетика. 2018. № 3. С. 40–45.

16. Авербух М. А., Прасол Д. А. Оценка влияния высших гармоник на токи однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью напряжением 6–10 кВ // Интеллектуальная электротехника. 2021. № 2 (14). С. 26–40. DOI: 10.46960/2658-6754_2021_2_26. EDN: DFXIEQ.

17. Солдатов А. В., Кудряшова М. Н., Антонов В. И. [и др.] Методы распознавания высших гармоник на фоне доминирующего гармонического шума для целей защиты от однофазного замыкания на землю // Электрические станции. 2021. № 7 (1080). С. 27–34. EDN: DCFFXI.

18. Antonov V. I., Naumov V. A., Soldatov A. V. [et al.] Recognition of Weak Harmonic Signal Components in Generator Protection Against Single-Phase Earth Fault // Power Technology and Engineering. 2018. Vol. 52, № 2. DOI: 10.1007/s10749-018-0937-x.

19. Антонов В. И. Адаптивный структурный анализ электрических сигналов: теория и ее приложения в интеллектуальной электроэнергетике: моногр. Чебоксары: Чувашский гос. ун-т имени И. Н. Ульянова, 2018. 334 с. EDN: UWMDAS. ISBN 978-5-7677-2571-7.

20. Шилин А. Н., Дикарев П. В., Дементьев С. С. Интеллектуальная система релейной защиты воздушных линий в электрических сетях с малыми токами замыкания на землю // Глобальная ядерная безопасность. 2022. № 4 (45). C. 40–53. DOI: 10.26583/gns-2022-04-04.

21. Touati K. O. M., Merzouk I., Hafaifa A. [et al.]. Intelligent fault diagnosis of power transmission line using fuzzy logic and artificial neural network // Diagnostyka. 2022. Vol. 23, № 4. DOI: 10.29354/diag/156495.

22. Осипов Д. С., Долгих Н. Н., Сатпаев Д. С., Андреева Е. Г. Анализ режима однофазного замыкания на землю в сетях с комбинированным заземлением нейтрали с помощью вейвлет-преобразования // Омский научный вестник. 2018. № 5 (161). DOI: 10.25206/1813-8225-2018-161-76-81. EDN: VLUZNH.

23. Пат. 2632989 Российская Федерация, МПК G 01 R 31/08. Способ и устройство для определения местонахождения однофазного замыкания на землю в распределительной сети на основе вейвлет-преобразования переходных сигналов / Ц. Му, Ц. Ван, И. Ван [и др.] № 2015119649; заявл. 08.11.13; опубл. 11.10.17. Бюл. № 29.

24. Xu Y., Liu Y., Xing Y. [et al.]. Power Network Fault Location Using Traveling Waves and Continuous Wavelet Transform // 2022 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM). Denver. CO. USA. 2022. P. 1–5. DOI: 10.1109/PESGM48719.2022.9916846.

25. Shabangu M., Roux P. Le, Jordaan J. [et al.]. Fault Location Detection in Underground Cables based on Wavelet-ANFIS Approach // 2021 IEEE PES/IAS Power Africa. 2021. P. 1–4. DOI: 10.1109/PowerAfrica52236.2021.9543184.

26. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. Москва: Изд-во НЦ ЭНАС, 2007. 549 с.

27. Добрягина О. А., Тютиков В. В., Шадрикова Т. Ю. [и др.]. Способ выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ с изолированной нейтралью // Вестник ИГЭУ. 2019. № 5. С. 31–39. DOI: 10.17588/2072-2672.2019.5.031-039.

28. Пацюк В. И., Берзан В. П., Рыбакова Г. А. Математическая модель трехфазной электрической линии с расщепленными фазами // Проблемы региональной энергетики. 2019. № S1-3 (42). С. 53–67. DOI: 10.5281/zenodo.3239218. EDN: XVCDVS.

29. Серия 3.407.1-143. Железобетонные опоры ВЛ 10 кВ. Типовые строительные конструкции, изделия, узлы. Введ. 1989–01–07. Сельэнергопроект, 1989. 60 с.