Русская версия English version
Главная / 2023 г. выпуск 4 / Многофакторное автоматизированное исследование методов определения места повреждения на модели воздушной линии электропередачи 500 кВ

Многофакторное автоматизированное исследование методов определения места повреждения на модели воздушной линии электропередачи 500 кВ

Д.С. Шарыгин, А.А. Яблоков, Г.А. Филатова

Вестник ИГЭУ, 2023 г. выпуск 4, сс. 5—17

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Одним из основных средств автоматизации объектов электроэнергетики является определение места повреждения на воздушных линиях электропередачи. Своевременное устранение и организация ремонтно-восстановительных работ для ввода линий электропередачи в работу требуют высокой точности определения места повреждения. В ИГЭУ разработаны методы определения места повреждения по параметрам аварийного режима, использующие данные от электронных (цифровых комбинированных или оптических) измерительных трансформаторов. Применение электронных трансформаторов позволяет снизить инструментальную погрешность определения места повреждения за счет точных замеров электрических величин при КЗ, включая замер производной первичного тока. Целью исследования методов определения места повреждения, разработанных коллективом ИГЭУ, является оценка погрешностей данных методов при вариации множества влияющих на расчет удаленности места повреждения факторов в автоматизированном режиме с применением современных средств моделирования.

Материалы и методы. Многофакторное автоматизированное исследование методов определения места повреждения выполнено с использованием имитационной модели сети сверхвысокого напряжения в программном комплексе Matlab+Simulink. В качестве исследуемых методов определения места повреждения выбраны односторонний и двусторонний методы по параметрам аварийного режима, разработанные в ИГЭУ. Изменения значений факторов, влияющих на замер места повреждения, в том числе на параметры моделей элементов сети, произведены при помощи программы на языке MATLAB с выполнением параллельных расчетов на разных ядрах процессора.

Результаты. Разработана методика автоматизированного исследования методов определения места повреждения, включающая модель электрической сети сверхвысокого напряжения в Simulink и программу управления имитационной моделью в Matlab. Проведено более 100 000 вычислительных экспериментов для каждого метода определения места повреждения. По данным исследования, в двустороннем методе определения места повреждения исключено влияние переходного сопротивления, практически отсутствует влияние частоты сети, а также уменьшено, по сравнению с односторонним методом определения места повреждения, влияние изменений параметров линий электропередачи и эквивалентных систем. В результате исследования алгоритмов определения места повреждения по методу Монте-Карло установлено, что погрешности одностороннего определения места повреждения не соответствуют требованиям стандартов ПАО «ФСК ЕЭС» менее чем в 20 % случаев, а погрешности двустороннего определения места повреждения при тех же условиях моделирования не соответствуют требованиям стандарта только в 1 % случаев.

Выводы. Разработанная методика исследования позволяет оценить точность методов определения места повреждения при изменении множества влияющих на замер факторов в автоматизированном режиме. Выполненные по разработанной методике исследования одностороннего и двустороннего методов определения места повреждения по параметрам аварийного режима на основе данных от электронных трансформаторов показали достаточную точность на модели воздушной линии электропередачи 500 кВ при изменении отдельных влияющих на замер места повреждения факторов и при случайном задании множества параметров модели сети.

 

Список литературы на русском языке: 
  1. Гура Д.Н., Корольков А.Л. Сравнение традиционных и волнового методов определения места повреждения по итогам натурных испытаний на ЛЭП 220–330 кВ // Материалы VIII Междунар. науч.-техн. конф. «Электроэнергетика глазами молодежи – 2017», Самара, 02–06 октября 2017 г. – Самара, 2017. – С. 415–418.
  2. Guerra W., Kagan N. Fault Location and Voltage Estimation in Transmission Systems by Evolutionary Algorithms // 15th International Conference on Intelligent System Applications to Power Systems. – 2009. DOI: 10.1109/ISAP.2009.5352871.
  3. Asynchronous Fault Location in Transmission Lines Considering Accurate Variation of the Ground-Mode Traveling Wave Velocity / R. Liang, Z. Yang, N. Peng, et al. // Energies. – 2017. – Vol. 10. – Р. 1957. DOI: 10.3390/en10121957.
  4. Подшивалин А.Н., Исмуков Г.Н. Адаптация методов определения места повреждения к современным требованиям эксплуатации линий электропередачи [Электронный ресурс] // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф., Екатеринбург, 3–7 июня 2013 г. – Режим доступа: https://b-ok.org/book/3208751/87a52e.
  5. Chen X., Jiao Z. Accurate fault location method of distributionnetwork with limited number of PMUs // Proc. 2018 China Int. Conf. Electricity Distribution (CICED). – China, 2018. – Р. 1503–1507. DOI: 10.1109/CICED.2018.8592074.
  6. Gama J.R., Lopes F.V. On compensating synchronization errors in two-terminal based fault location approaches // Proc. 2017 Workshop Commun. Netw. Power Syst. (WCNPS). – Brasília, Brazil, 2017. – Р. 1–4. DOI:10.1109/WCNPS.2017.8253082.
  7. Машенков В.М. Особенности определения места повреждения на ВЛ напряжением 110–750 кВ: учеб. пособие. – М.: Издание Центра подготовки кадров энергетики, 2005.
  8. Обалин М.Д. Применение имитационного моделирования для адаптации алгоритмов определения места повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима: дис. ... канд. тех. наук: 05.09.03. – Н. Новгород, 2016. – 181 с.
  9. Гречухин В.Н. Электронные трансформаторы тока и напряжения. состояние, перспективы развития и внедрения на ОРУ 110–750 кВ станций и подстанций энергосистем // Вестник ИГЭУ. – 2006. – Вып. 4. – С. 35–42.
  10. Application of Electronic Transformers in Digital Substation / H. Wang, G. Zhang, Z. Guo, et al. // 2008 Joint International Conference on Power System Technology and IEEE Power India Conference. – New Delhi, India, 2008. – P. 1–5. DOI: 10.1109/ICPST.2008.4745170.
  11. Song L. Development of a Novel DC Electricity Meter Based on New Electronic Current Transformer // 2019 IEEE 3rd Information Technology, Networking, Electronic and Automation Control Conference (ITNEC). – Chengdu, China, 2019. – P. 1702–1705. DOI: 10.1109/ITNEC.2019.8729312.
  12. Xu K., Li J., Liu S. A Broadband Response Model of Electronic Current Transformer Applied in Smart Grid // 2020 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE). – Beijing, China, 2020. – P. 1–4. DOI: 10.1109/ICHVE49031.2020.9280068.
  13. Lebedev V., Filatova G., Timofeev A. Development of Remote Fault Location Method based on Synchronized Two-sided Measurement (ICEAM). – 2019. – P. 1–5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2019.8742783.
  14. Yablokov A., Filatova G., Timofeev A. Using of non-traditional current and voltage sensors for the fault location // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 141. – P. 01058. DOI: 10.1051/matecconf/201714101058
  15. Аржанников Е.А., Чухин А.М. Методы и приборы определения мест повреждения на линиях электропередачи: учеб. пособие. – Иваново, 1998. – C. 74.
  16. Yablokov A., Filatova G., Timofeev A. Research of Methods for Fault Location Determination Using Signals from Digital Current and Voltage Transformers // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). – 2018. – Р. 1–5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2018.8728880.
  17. Filatova G., Yablokov A., Timofeev A. Research of fault location algorithm for data metering system based on digital transformers // Proc. 2019 Int. Ural Conf. Electrical Power Eng. (UralCon 2019). – 2019. – Р. 433–437. DOI: 10.1109/URALCON.2019.8877683.
  18. Yablokov A., Filatova G., Timofeev A. Research of the remote fault location algorithm based on sampled values for measured primary electrical quantities // Proc. Int. Theoretical Practical Conf. Alternative Smart Energy (TPCASE 2018). – Lancaster, CA: DEStech Publications, 2018. – Р. 302–308. DOI: 10.12783/dteees/tpcase2018/30432.
  19. Братолюбов А.А., Иванов И.Е., Беляев П.Н. Моделирование переходных процессов электроэнергетических систем: учеб. пособие. – Иваново, 2017. – 116 с.
  20. Иванов И.Е. Анализ степени вариации параметров высоковольтных воздушных линий электропередачи // International research journal. – 2018. – № 12. – С. 95–100. https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.78.12.016.
Ключевые слова на русском языке: 
определение места повреждения, параметры аварийного режима, электронный трансформатор, цифровой комбинированный трансформатор тока и напряжения, оптический измерительный трансформатор, имитационное моделирование
Ключевые слова на английском языке: 
fault location, emergency mode parameters, electronic transformer, digital current and voltage transformer, optical instrument transformer, simulation modeling
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2023.4.005-017
Количество скачиваний: 
43