1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Энергетика
  4. № 5, 2023

Известия РАН. Энергетика, 2023, № 5, стр. 40-59

Применение алгоритмов поиска при определении мест повреждений на воздушных линиях электропередачи по параметрам аварийного режима

А. Л. Куликов 1, П. В. Илюшин 2, *, А. А. Лоскутов 1

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева”
Нижний Новгород, Россия

2 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических исследований Российской академии наук
Москва, Россия

* E-mail: ilyushin.pv@mail.ru

Поступила в редакцию 02.03.2023
После доработки 16.06.2023
Принята к публикации 23.06.2023

Аннотация

Определение мест повреждений (ОМП) на воздушных линиях электропередачи (ВЛЭП) за минимально возможное время позволяет сократить время отключения ВЛЭП при аварии, что содействует повышению надежности работы энергосистем. Устройства ОМП ВЛЭП по параметрам аварийного режима (ПАР) получили широкое распространение, так как имеют меньшую стоимостью. Однако они имеют большую погрешность, чем устройства ОМП ВЛЭП, регистрирующие волновые процессы. Большинство известных алгоритмов ОМП ВЛЭП по ПАР предполагают равномерное распределения удельного сопротивления вдоль ВЛЭП, что в реальных условиях не так. Применение этих алгоритмов в устройствах ОМП ВЛЭП на ВЛЭП, имеющих неоднородности, приводит к существенным погрешностям при расчете расстояния до места повреждения. Авторами предложено применение алгоритмов поиска при безусловной одномерной оптимизации для повышения быстродействия реализации итерационных процедур в устройствах ОМП ВЛЭП по ПАР. Авторами разработаны рекомендации по выбору критериев оптимизации, а также варианты реализации вычислительных процедур. На примере двухстороннего ОМП ВЛЭП показано, что применение алгоритмов поиска позволяет существенно (от десятков до сотен раз) сократить число шагов вычислительной итерационной процедуры. Реализация алгоритмов поиска возможна в программном обеспечении типовых терминалов релейной защиты и автоматики без проведения их аппаратной модернизации.

Ключевые слова: воздушная линия электропередачи, определение места повреждения, параметры аварийного режима, алгоритмы поиска

Список литературы

  1. Montoya F.G., Baños R., Alcayde A., Manzano-Agugliaro F. Optimization Methods Applied to Power Systems // Energies. 2019. V. 12. № 12. 2302.

  2. Папков Б.В., Илюшин П.В., Куликов А.Л. Надежность и эффективность современного электроснабжения. – Нижний Новгород: Научно-издательский центр “XXI век”, 2021. – 160 с.

  3. Lu Z., Xu X., Yan Z., Wu J., Sang D., Wang S. Overview on Data-Driven Optimal Scheduling Methods of Power System in Uncertain Environment // Automation of Electric Power Systems. 2020. V. 44. № 21. P. 172–183.

  4. Stringfield T.W., Marihart D.J., Stevens R.F. Fault location methods for overhead lines // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 1957. V. 76. № 3. P. 518–530.

  5. Висящев А.Н. Приборы и методы определения места повреждения на линиях электропередачи: учебное пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2001. Ч. 1. 188 c.; Ч. 2. 146 с.

  6. Born E., Jaeger J. Device locates point of fault on transmission lines // Elect. World. 1967. V. 168. P. 133–134.

  7. Малый А.С., Шалыт Г.М., Айзенфельд А.И. Определение мест повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима. – М.: Энергия, 1972. – 215 с.

  8. Schweitzer E.O. A review of impedance-based fault locating experience. In Proceedings of the 14th Annual Iowa–Nebraska System Protection Seminar. 1990. P. 1–31.

  9. Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи / Под ред. В.А. Шуина. − М.: Энергоатомиздат, 2003. − 272 с.

  10. Saha M.M., Izykowski J., Rosolowski E. Fault Location on Power Networks. London: Springer, 2010. − 437 p.

  11. Voropai N.I., Golub I.I., Efimov D.N., Iskakov A.B., Yadykin I.B. Spectral and Modal Methods for Studying Stability and Control of Electric Power Systems // Automation and Remote Control. 2020. V. 81. № 10. P. 1751–1774.

  12. Шалыт Г.М., Айзенфельд А.И., Малый А.С. Определение мест повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима / Под ред. Г.М. Шалыта. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 207 с.

  13. Lebedev V., Filatova G., Timofeev A. Increase of accuracy of the fault location methods for overhead electrical power lines // Advances in Materials Science and Engineering. 2018, 3098107.

  14. Куликов А.Л. Цифровое дистанционное определение повреждений ЛЭП / Под ред. М.Ш. Мисриханова. – Нижний Новгород, Изд.-во Волго-Вятской академии гос. службы, 2006. – 315 с.

  15. Krzysztof G., Kowalik R., Rasolomampionona D.D., Anwar S. Traveling wave fault location in power transmission systems: An overview // Journal of Electrical Systems. 2011. V. 7(3). P. 287–296.

  16. Лачугин В.Ф., Панфилов Д.И., Смирнов А.Н. Реализация волнового метода определения места повреждения на линиях электропередачи с использованием статистических методов анализа данных // Изв. РАН. Энергетика. 2013. № 6. С. 137–146.

  17. Куликов А.Л. Дистанционное определение мест повреждения ЛЭП методами активного зондирования. – М.: Энергоатомиздат, 2006. – 148 с.

  18. Kulikov A., Ilyushin P., Suslov K., Filippov S. Estimating the Error of Fault Location on Overhead Power Lines by Emergency State Parameters Using an Analytical Technique // Energies 2023. V. 16. 1552.

  19. Лямец Ю.Я., Антонов В.И., Ефремов В.А., Нудельман Г.С., Подшивалин Н.В. Диагностика линий электропередачи // Электротехнические микропроцессорные устройства и системы: Межвуз. сб. науч. тр. – Чебоксары: Изд-во Чувашского государственного университета имени И.Н. Ульянова, 1992.

  20. Takagi T., Yamakoshi Y., Yamaura Y., Kondow R., Matsushima T. Development of a new type fault locator using the one-terminal voltage and current data // IEEE Trans. on Power App. & Sys. 1982. V. 8. P. 2892–2898.

  21. Устинов А.А., Висящев А.Н. Итерационные методы определения места повреждения по параметрам аварийного режима при односторонних измерениях на воздушных линиях электропередачи // Вестник ИрГТУ. 2010. № 5 (45). С. 260–266.

  22. Куликов А.Л., Лукичева И.А. Определение места повреждения линии электропередачи по мгновенным значениям осциллограмм аварийных событий // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2016. № 5. С. 16–21.

  23. Беляков Ю.С. Актуальные вопросы определения мест повреждения воздушных линий электропередачи: конспект лекций. – СПб.: ПЭИПК, 2008. – 76 с.

  24. Bahmanyar A., Jamali S., Estebsari A., Bompard E. A comparison framework for distribution system outage and fault location methods // Electric Power Systems Research. 2017. V. 145. P. 19–34.

  25. Yu C.S., Liu C.W., Jiang J.A. A new fault location algorithm for series compensated lines using synchronized phasor measurements // 2000 Power Engineering Society Summer Meeting, 16–20 July 2000.

  26. Aboshady F.M., Thomas D.W.P. A Wideband Single End Fault Location Scheme for Active Untransposed Distribution Systems” // IEEE Transactions on Smart Grid. 2020. V. 11. № 3. P. 2115–2124.

  27. Panahi H., Zamani R., Sanaye-Pasand M., Mehrjerdi H. Advances in Transmission Network Fault Location in Modern Power Systems: Review, Outlook and Future Works // IEEE Access. 2021. V. 9. P. 158599–158615.

  28. Simeon O., Faithpraise F.O., Ibanga J. Iterative Newton-Raphson-Based Impedance Method for Fault Distance Detection on Transmission Line // International Multilingual Journal of Science and Technology. 2020. V. 5. № 5. P. 2805−2810.

  29. Thongkrajay U., Poolsawat N., Ratniyomchai T., Kulworawanichpong T. Alternative Newton-Raphson power flow calculation in unbalanced three-phase power distribution systems. // Proceedings of the 5th WSEAS International Conference on Applications of Electrical Engineering. Prague, Czech Republic, 12–14 March 2006. P. 24–29.

  30. Nagendra Reddy P.L.V., Mukunda V.K.S., Sushyanth C., Vanitha V. Implementation of Novosel Simple Impedance Algorithm for fault location // IJCTA. 2016. V. 9(15). P. 7589–7596.

  31. Liao Y. Transmission Line Fault Location Algorithms Without Requiring Line Parameters // Electric Power Components and Systems. 2008. V. 36. P. 1218–1225.

  32. Azizi S, Sanaye-Pasand M. A Straightforward Method for Wide-Area Fault Location on Transmission Networks” // IEEE Transactions on Power Delivery. 2015. V. 30 (1). P. 264–272.

  33. Bahmanyar A., Borhani-Bahabadi H., Jamali S. Fault Location in Active Distribution Networks Using Improved Whale Optimization Algorithm” // Iranian Journal of Electrical and Electronic Engineering. 2020. V. 16. № 3. P. 302–312.

  34. Kezunovic M., Knezev M. Selection of optimal fault location algorithm. In Proceedings of the Conference: Power and Energy Society General Meeting – Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century. IEEE. 2008.

  35. Yang H., Liu X., Guo Y., Zhang P. Fault Location of Active Distribution Networks Based on the Golden Section Method” // Mathematical Problems in Engineering. 2020. 6937319.

  36. Dalcastagne A.L., Filho S.N., Zurn H.H., Seara R. An Iterative Two-Terminal Fault-Location Method Based on Unsynchronized Phasors // IEEE Transactions on Power Delivery. 2008. V. 23. № 4. P. 2318–2329.

  37. Izykowski J. Location of complex faults on overhead power line // Przeglad Elektrotechniczny. 2016. V. 1. P. 81–84.

  38. Dong A.H., Geng X.L., Yang Y., Su Y., Li M.Y. Overhead Power Line Fault Positioning System // Applied Mechanics and Materials. 2013. V. 329. P. 299–303.

  39. Suslov K., Solonina N., Solonina Z., Akhmetshin A. Development of the method of determining the location of a short circuit in transmission lines // Journal of Physics: Conference Series. Cep. “International Conference on Actual Issues of Mechanical Engineering, AIME 2021”. 2021, 012033.

  40. Стандарт организации ПАО “ФСК ЕЭС” – СТО 56947007- 29.240.55.224-2016 “Методические указания по определению мест повреждений ВЛ напряжением 110 кВ и выше”, дата введения 17.08.2016.

  41. Гончаров В.А. Методы оптимизации: учебное пособие. – М.: Высшее образование, 2009. – 191 с.

  42. Стандарт организации ПАО “ФСК ЕЭС” – СТО 56947007–29.240.55.159–2013 “Типовая инструкция по организации работ для определения мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше”, дата введения: 28.11.2013.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Энергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал