energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2025-68-1-35-44energy-2438Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICAL POWER ENGINEERINGОпределение мест повреждения изоляции неоднородной линии электроснабженияDetermination of Insulation Fault Locations in a Heterogeneous Power Supply LineОлейниковА. М.OleynikovA. M.

Адрес для переписки:Олейников Александр Михайлович –Севастопольский институт природно-технических систем,ул. Ленина, 28,299011, г. Севастополь, Российская Федерация.Тел.: +7 8692 54-40-10ipts-sevastopol@mail.ru

Address for correspondence:Oleynikov Alexander M. –Institute of Natural and Technical Systems,28, Lenin str.,299011, Sevastopol, Russian Federation.Тел.: +7 8692 54-40-10ipts-sevastopol@mail.ru

ipts-sevastopol@mail.ruКановЛ. Н.KanovL. N.

г. Севастополь

Sevastopol

Институт природно-технических системРоссияInstitute of Natural and Technical SystemsRussian FederationСевастопольский государственный университетРоссияSevastopol State UniversityRussian Federation2025240220256813544Copyright © Олейников А.М., Канов Л.Н., 20252025Олейников А.М., Канов Л.Н.Oleynikov A.M., Kanov L.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2438

Целью исследования явилась разработка алгоритма реализации точного определения места и характера повреждения изоляции на линии электроснабжения, основу которого составляет математическая модель режима электрической сети на основе теории электрических цепей с распределенными параметрами. Достижение этой цели построено на анализе и математическом описании схем замещения распределительной линии с двумя центрами питания в стационарном режиме с известными коэффициентами распространения и волновыми сопротивлениями и в режиме с повреждением. Подробно описаны уравнения модели, на примере расчета типичных режимов распределительной линии длиной 50 км небольшой мощности с двумя центрами питания продемонстрирована возможность оперативно, в режиме текущего времени получить координату вероятного повреждения изоляции и оценить степень повреждения, а признаком аварийного режима послужило отклонение напряжения на выходах центров питания. В целом рассмотренный способ расчета режима распределительной линии электроэнергетической системы переменного тока позволяет в оперативном режиме отслеживать появление повреждений или несанкционированное подключение нагрузки с целью отбора мощности, при этом данная методика пригодна и для анализа линии с единственным центром питания, а также позволяет оперативно регулировать напряжение источников для управления мощностью нагрузки на необходимом уровне. Перспективным направлением дальнейших исследований может быть распространение методики на разветвленные линии с несколькими ответвлениями нагрузок и центрами питания, что характерно, например, для оффшорных электроэнергетических систем. Кроме того, на рассматриваемой модели может быть построена система контроля изоляции и избирательной защиты разветвленных нагрузок.

The purpose of the study was to develop an algorithm for the implementation of an accurate determination of the location and nature of insulation fault on the power supply line, which foundation is a mathematical model of the electrical network mode based on the theory of electrical circuits with distributed parameters. The achievement of this goal is based on the analysis and mathematical description of the replacement circuits of a distribution line with two power centers in the stationary mode with known propagation constants and wave impedances and in a fault mode. The equations of the model are described in detail, using the example of calculating typical modes of a 50 km long low-power distribution line with two power centers, it is demonstrated that it is possible to quickly, in the current time mode, obtain the coordinate of probable insulation fault and assess the degree of it, while an indication of an emergency mode was a voltage deviation at the outputs of the power centers. In general, the method for calculating the mode of the distribution line of an alternating current electric power system under consideration allows quick monitoring of damage or unauthorized connection of the load for the purpose of power take-off, while this technique is also suitable for analyzing a line with a single power supply center, and also makes it possible to quickly adjust the voltage of sources to control the load power at the required level. A promising area for further research may be the extension of the technique to branched lines with several load branches and power centers, which is typical, for example, for offshore electric power systems. In addition, a system for monitoring isolation and selective protection of branched loads can be built on the model under consideration.

электрическая сетьпотребителиаварийный участокнапряжениетокмощностьматематическое моделированиесопротивление изоляциихолостой ходкороткое замыканиеelectrical networkconsumersemergency sectionvoltagecurrentpowermathematical modelinginsulation resistanceidleshort circuitReferencesЭлектрические системы. Электрические сети / В. А. Веников [и др.]. М.: Высш. шк., 1998. 511 с.Venikov V. A., Glazunov A. A., Zhukov L. A. [et al.] (1998) Electrical Systems. Electrical Networks. Moscow, Vysshaya Shkola Publ. 511 (in Russian).Аржанников, Е. А. Методы и приборы определения мест повреждения на линиях электропередачи / Е. А. Аржанников, А. М. Чухин. М.: Энергопресс, 1998. 87 с.Arzhannikov E. A., Chukin A. M. (1998) Methods and Devices for Determining Damage Sites on Power Transmission Lines. Moscow, Energopress Publ. 87 (in Russian).Дементьев, В. С. Определение места повреждения силовых кабельных линий / В. С. Дементьев, В. К. Спиридонов, Г. М. Шалыт. М.–Л.: Госэнергоиздат, 1962. 346 с.Dement'ev V. S., Spiridonov V. K., Shalyt G. M. (1962) Determining the Location of Damage to Power Cable Lines. Moscow–Leningrad, Gosenergoizdat Publ. 346 (in Russian).Шалыт, Г. М. Определение мест повреждения в электрических сетях / Г. М. Шалыт. М.: Энергоатомиздат, 1982. 312 с.Shalyt G.M. (1982) Determining Damage Sites in Electrical Network. Moscow, Energoizdat Publ. 312 (in Russian).Данилов, М. И. Оперативная идентификация сопротивлений проводов распределительных сетей 380 В автоматизированными системами учета / М. И. Данилов, И. Г. Романенко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2023. Т. 66, № 2. С. 124–140. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-2-124-140.Danilov M. I., Romanenko I. G. (2023) Operational Identification of Resistances of Wires of 380 V Distribution Networks by Automated Accounting Systems. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 66 (2), 124–140. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-2-124-140 (in Russian).Качесов, В. Е. Параметрический метод определения расстояния до места повреждения в распределительных сетях / В. Е. Качесов, В. Ю Лавров, А. Б. Черепанов // Электрические станции. 2003. № 8. С. 37–43.Kachesov V. E., Lavrov V. Y., Cherepanov A. B. (2003) Parametric Method of Fault Location in Distribution Networks. Power Technology and Engineering, 37 (4), 262–268. https://doi.org/10.1023/A:1026394109095.Байбурин, Э. Р. Метод оперативного определения места повреждения электрической сети напряжением 6 (10) – 35 кВ / Э. Р. Байбурин // Нефтегазовое дело. 2006. № 2. С. 127. URL: https://ogbus.ru/files/ogbus/authors/Bayburin/Bayburin_1.pdf.Baiburin E. R. (2006) The Method of Operational Determination of the Location of Damage to the Electrical Network with a Voltage of 6(10) – 35 kV. Neftegazovoe Delo = Petroleum Engineering, (2), 127. Available at: https://ogbus.ru/files/ogbus/authors/Bayburin/Bayburin_1.pdf (in Russian).Сазыкин, В. Г. Графоаналитический метод определения оптимального места расположения пункта сетевого секционирования / В. Г. Сазыкин // Изв. вузов. Электромеханика. 2022. Т. 65, № 4. С. 86–96. https://doi.org/10.17213/0136-3360-2022-4-86-96.Sazykin V. G., Bagmetov A. A. (2022) Grapho-Analytical Method for Determining the Optimal Location of the Network Sectioning Unit. Russian Electromechanics, 65 (4), 86–96. https://doi.org/10.17213/0136-3360-2022-4-86-96.Баламетов, А. Б. Моделирование режимов электрических сетей на основе уравнений установившегося режима и теплового баланса / А. Б. Баламетов, Э. Д. Халилов // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 1. С. 66–80. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-1-66-80.Balametov A. B., Halilov E. D. (2020) Simulation of Electric Networks Modes Using Steady-State and Heat Balance Equations. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 63 (1), 66–80. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-1-66-80 (in Russian).Шлык, Ю. К. Установившийся режим работы кабельной линии с локальной неоднородностью / Ю. К. Шлык, А. В. Логунов // Промышленная энергетика. 2022. № 7. С. 2–9. https://doi.org/10.34831/EP.2022.40.77.001.Shlyk Y. K., Logunov A. V. (2022) Steady Mode of Operation of a Cable Line with Local Inhomogenety, Promyshlennaya Energetika = Industrial Power Engineering, (7), 2–9. https://doi.org/10.34831/EP.2022.40.77.001 (in Russian).Логунов, А. В. Разработка модели кабельной линии с повреждением на основе теории четырехполюсников с переменной топологией / А. В. Логунов, Ю. К. Шлык // Изв. вузов. Электромеханика. 2023. Т. 66, № 3. С. 48–54. https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-3-48-54.Logunov A. V., Shlyk Y. K. (2023). Developing a Cable Line Model with a Fault Based on the Theory of Four-Poles with Variable Topology. Russian Electromechanics, 66 (3), 48–54. https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-3-48-54 (in Russian).Повышение достоверности определения зоны короткого замыкания на линиях 6–35 кВ / Ф. А. Романюк [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 1. С. 5–14. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-1-5-14.Romaniuk F. A., Buloichyk Е. V., Huryanchyk O. A., Kachenya V. S. (2018) The Reliability of Determining the Short Circuit Zone of the Lines of 6–35 kV. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 61 (1), 5–14. DOI: 10.21122/1029-7448-2018-61-1-5-14 (in Russian).Романюк, Ф. А. Определение зоны повреждения по уровню токов короткого замыкания / Ф. А. Романюк, Е. В. Булойчик, М. А. Шевалдин // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 5. С. 396–407. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-5-396-407.Romaniuk F. A., Buloichyk E. V., Shevaldin M. A. (2018) Determination of the Fault Zone by the Level of Short-Circuit Currents. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 61 (5), 396–407. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-5-396-407 (in Russian).Каганов, З. Г. Электрические цепи с распределенными параметрами и цепные схемы / З. Г. Каганов. М.: Энергоатомиздат, 1990. 248 с.Kaganov Z. G. (1990) Electric Circuits with Distributed Parameters and Chain Circuits. Moscow, Energoatomizdat Publ. 248 (in Russian).Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи / Л. А. Бессонов. М.: Юрайт, 2012. 701 с.Bessonov L. A. (2012) Theoretical Foundations of Electrical Engineering. Electric Circuits. Moscow, Yurayt Publ. 701 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.