Схема замещения кабельной сети 6–10 кВ для локации однофазных замыканий на землю с применением искусственной нейронной сети
И.А. Галанин, Т.Ю. Шадрикова
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 5, сс. 62—71
Скачать PDF
Состояние вопроса. Локация однофазных замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ является актуальной задачей, особенно в условиях сложных переходных процессов и различных режимов заземления нейтрали. Традиционные методы, основанные на анализе токов и напряжений нулевой последовательности, часто требуют сложных и длительных вычислений и не всегда обеспечивают высокую точность определения места замыкания. Применение искусственных нейронных сетей позволяет повысить эффективность локации однофазных замыканий на землю за счет автоматического анализа переходных процессов и адаптации к изменяющимся условиям и параметрам сети. Однако для обучения и тестирования нейронной сети необходима точная схема замещения кабельной сети 6–10 кВ.
Материалы и методы. Для исследования переходных процессов при однофазных замыканиях на землю использованы Т-образная и Г-образная схемы замещения кабельной линии 6–10 кВ. Моделирование выполнено в MATLAB/Simulink, а также с использованием разработанной нейронной сети для определения места повреждения на основе параметров переходных процессов.
Результаты. Предложена Т-образная схема замещения кабельной сети 6–10 кВ, учитывающая часть сети за местом замыкания на землю. Обученная нейронная сеть продемонстрировала высокую точность локации повреждения при различных режимах заземления нейтрали и переходных сопротивлениях.
Выводы. Использование Т-образной схемы замещения кабельной сети 6–10 кВ при обучении и проверке искусственной нейронной сети в основе способа локации однофазных замыканий на землю позволяет повысить его селективность и адаптивность, что особенно важно для сетей с напряжением 6–10 кВ, работающих с различными режимами заземления нейтрали, при различных видах замыканий на землю.
1. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. – М.: Энергия, 1976.
2. Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6–10 кВ. – М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001.
3. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Достоинства и недостатки различных защит // Новости ЭлектроТехники. – 2005. – № 3(33). – Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2005/33/13.php.
4. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. – М.: Энергия, 1971.
5. Дударев Л.Е., Запорожченко С.И., Лукьянцев Н.М. Дуговые замыкания на землю в кабельных сетях // Электрические станции. – 1971. – № 8. – С. 64–66.
6. Argyropoulos P.E., Lev-Ari H. Wavelet customization for improved fault-location quality in power networks // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2015. – Vol. 30, issue 5. – P. 2215–2223. DOI: 10.1109/tpwrd.2015.2429590.
7. Guo M.-F., Yang N.-C., You L.-X. Wavelet-transform based early detection method for short-circuit faults in power distribution networks // International journal of electric power and energy systems. – 2018. – Vol. 99, July. – P. 706–721. DOI: 10.1016/j.ijepes.2018.01.013.
8. Шуин В.А. Начальные фазовые соотношения электрических величин переходного процесса при замыканиях на землю в кабельных сетях 6–10 кВ // Электричество. – 1991. – № 10. – С. 58–61.
9. Особенности использования электрических величин переходного процесса в защитах от замыканий на землю электрических сетей 6–10 кВ / В.А. Шуин, Д.И. Ганджаев, О.А. Сарбеева, Е.С. Шагурина // Вестник ИГЭУ. – 2011. – Вып. 1. – С. 32–41.
10. Воробьева Е.А. Совершенствование принципов выполнения адаптивных токовых и адмитансных защит от замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ: дис. … канд. техн. наук: 05.14.02. – Иваново, 2018. – 206 с.
11. Кучумов Л., Кузнецов А., Червочков Д. Переходное сопротивление в месте ОЗЗ // Новости Электротехники. – 2017. – № 4. – С. 24–27.
12. Шабанов В.А., Степанова В.Д. Графоаналитическое исследование режимов однофазного замыкания // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2023. – Т. 19, № 2. – С. 123–134.
13. Круглов В.В., Борисов В.В. Нейронные сети. Теория и практика. – М.: Горячая линия. – Телеком, 2002. – 382 с.
14. Keras. Keras API documentation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://keras.io/
15. Галанин И.А., Шадрикова Т.Ю. Обучение нейронной сети для дистанционного определения места замыкания на землю в кабельных сетях среднего напряжения // Энергоинновации: материалы науч.-практ. конф. Молодежной секции РНК СИГРЭ. – Иваново, 2025. – С. 83–86.