ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.316.925.1
DOI: 10.18503/1995-2732-2026-24-3-180-187
Аннотация
Актуальность работы. Решение задач обеспечения надежного электроснабжения производственного процесса невозможно без бесперебойной работы элементов энергосистемы. Современная тенденция к увеличению потребления мощности электросетевого комплекса металлургического предприятия увеличивает вероятность повышения токов короткого замыкания, что, в свою очередь, приводит к неселективной работе дифференциальной защиты сборных шин. В настоящий момент для выполнения поставленных задач наблюдается тенденция применения микропроцессорных устройств при модернизации комплексов релейной защиты и автоматики, так, например, строятся цифровые подстанции, используются новые типы трансформатора тока и т.д. Вместе с тем микропроцессорные устройства выгодны с экономической точки зрения, так как обладают большим высоким коэффициентом готовности и низким временем срабатывания. Цель работы. Разработка модели логической части дифференциальной защиты шин на базе терминала БЭ2704 производства ООО «НПП „ЭКРА”». Используемые методы. При создании математической модели различных режимов работы дифференциальной защиты шин использовалось специализированное отечественное программное обеспечение. Проведен сравнительный анализ с показателями, снятыми с терминала, эксплуатирующегося в работающей энергосистеме для проверки работоспособности и точности алгоритмов дифференциальной защиты. Новизна. Применение моделирования работы дифференциальной защиты шин терминалами БЭ2704 в условиях конкретной подстанции для оценки правильности работы защиты при авариях и использовании полученных результатов для настройки терминалов защит, а также для обучения персонала. Результат. Разработана и проанализирована модель дифференциальной защиты шин терминала БЭ2704 производства ООО «НПП „ЭКРА”». Подтверждена адекватность модели путем сравнения результатов моделирования с фактическими осциллограммами срабатывания защиты. Определены оптимальные параметры дифференциальной защиты секций шин 110 кВ, обеспечивающие максимальную чувствительность и селективность при минимальном времени срабатывания. Практическая значимость. Применение модели позволило проверить схемы подключения, алгоритмы работы и параметры настройки терминала БЭ2704 на подстанции 110/35/6 Таганай, что исключает ошибки при внедрении и настройке оборудования на подстанции и снижает время пусконаладочных работ. Изученные режимы различных алгоритмов работы дифференциальной защиты шин позволили уже на этапе разработки алгоритма выявить принципиальные ошибки и принять меры по их устранению, что позволило сократить временные затраты на реализацию разрабатываемого оборудования.
Ключевые слова
дифференциальная защита секций шин, короткое замыкание, пусковой орган, избирательный орган, математическая модель
Для цитирования
Моделирование работы дифференциальной защиты секций шин 110 кВ на базе микропроцессорного устройства / Трофимова С.Н., Сергеев Ю.С., Платов С.И., Толмачев Е.В., Резников И.М. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2026. Т. 24. №3. С. 180-187. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2026-24-2-180-187
1. Бондарев А.В., Федоров С.В., Богданов А.В. Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматизации в электроэнергетических системах: учебное пособие. Казань: Бук, 2020. 99 с.
2. Исследование эффективности работы делительной автоматики в системе электроснабжения промышленного предприятия черной металлургии / О. В. Газизова, А. В. Малафеев, В. М. Тарасов и др. // Промышленная энергетика. 2012. № 10. С. 12–17.
3. Жраков С.В., Зацепина В.И. Внедрение микропроцессорных устройств релейной защиты в электроэнергетическую систему России // Modern Science. 2020. № 12-3. С. 246-248.
4. Разработка моделей дифференциальных защит сборных шин в программном комплексе PSCAD / П.А. Звада, Шагимарданов П.Д., Тучина Д.С., Стребкова Т.В., Дзыбов Д.Р. // Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований – 2022: материалы XXIX международной научно-практической конференции. Bengaluru, 2022. С. 123-132.
5. Ковалёв Д. В. Анализ методов выбора комплектов защит для терминалов релейной автоматики // Автоматика и вычислительная техника в промышленности. 2022. №4. С. 34-40.
6. Анализ неселективных действий дифференциальных защит сборных шин при внешних однофазных коротких замыканиях с насыщением трансформатора тока в неповрежденной фазе / С.Л. Кужеков, А.А. Дегтярев, Н.А. Дони и др. // Релейная защита и автоматизация. Серия «Наука». 2019. №1 (34). С. 28-36.
7. Новаш И. В. Моделирование энергосистем и испытание устройств релейной защиты в режиме реального и модельного времени // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2017. №3. С. 198-210.
8. Сафина З. Р., Хусаинова Е.А. Микропроцессорные устройства релейной защиты // Научный альманах. 2020. № 11-2(73). С. 97-99.
9. Validation of diagnostic monitoring technical state of iron and steel works transformers / Khramshin V.R., Nikolayev A.A., Evdokimov S.A., Kondrashova Y.N., Larina T.P. // 2016 IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering. 2016. Pp. 596–600. DOI: 10.1109/ EICONRUSNW.2016.7448253.
10. Сипягина П. С. Анализ существующих методов и средств расчёта устройств релейной защиты и автоматики // Молодой ученый. 2023. № 38 (485). С. 19-21.
11. Скубакова С. А. Внедрение современных микропроцессорных терминалов РЗА // Актуальные проблемы науки и техники: сборник научных статей по материалам XIII Международной научно-практической конференции. Уфа: ООО «Научно-издательский центр "Вестник науки"», 2023. С. 89-94.
12. СТО 34.01-4.1-011-2020. Стандарт организации группы компаний «Россети». Рекомендации по модернизации, реконструкции и замене длительно эксплуатирующихся устройств релейной защиты и автоматики энергосистем. ПАО «Россети». 2020. 48 с.
13. Таваров С.Ш., Сидоров А.И., Толстоухова И.А. Анализ моделей и методов машинного обучения в задачах прогнозирования электропотребления // Известия Тульского государственного университета. 2024. №7. С. 153-156.
14. Таубес И.Р. Дифференциальная защита шин 110-220 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1984. 96 с.
15. Baishev Yu.T., Kugusheva N.N. Development of a model of a microprocessor relay protection and automation device in MatLab // Journal of Advanced Research in Technical Science. 2022, no. 33, pp. 39-43. DOI: 10.26160/2474-5901-2022-33-39-43.
16. Тойдеряков Н.А., Кошельков И.А. Создание и применение модели дифференциальной токовой защиты шин с использованием цифрового комплекса моделирования реального времени // Электроэнергетика глазами молодежи – 2016: материалы VII Международной молодёжной научно-технической конференции. В 3-х т. Т. 1. Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2016. С. 411-414.
17. Федоров В.А. Библия релейной защиты и автоматики. Новосибирск: Изд-во НИПК, 2004. 278 с.
18. Шабад М.А., Левуш Е.В. Изучение цифровых реле на персональном компьютере: учебное пособие. Санкт-Петербург: Минэнерго, 2001. 42 с.
19. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007. 549 с.
20. Шумов М.Е., Гусев Ю.А. Модернизация системы РЗА на подстанции 220/110 кВ в рамках цифровой трансформации // Молодой учёный. Серия «Технические науки». 2025. №3(554). С. 52–57.
21. Ушаков В.Я. Современные проблемы электроэнергетики: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. 447 с.
22. Шмурьев В.Я. Цифровые реле защиты. М.: НТФ «Энергопрогресс», 1999. 56 с.
23. Шкаф защиты сборных шин типа ШЭ2607 065. Руководство по эксплуатации. Чебоксары: ООО НПП «ЭКРА», 2023. 278 с.