Использование показателей жесткости узлов электрических сетей 110 и 220 кВ для оценки токов короткого замыкания
Ключевые слова:
стохастическая модель, ток короткого замыкания, жесткие узлы, сальдо-проводимость, электрическая сеть
Аннотация
Рассмотрена актуальная проблема оценки, анализа и ограничения токов короткого замыкания (КЗ) в электрических сетях простыми и доступными методами, не прибегая к традиционным достаточно сложным вычислениям. Предложена новая методика оценки токов короткого замыкания в узлах сети по степени их жесткости, определяемой значениями обобщенных параметров схемы электроэнергетической системы (ЭЭС). В качестве показателя степени жесткости узла использован показатель его сальдо-проводимости, определяемый как разность между диагональными и недиагональными элементами матрицы узловых проводимостей. Решение задачи подтверждено примерами построения стохастических моделей оценки токов короткого замыкания узлов сетей 110 кВ региональной ЭЭС и 220 кВ Московской энергосистемы. Полученные стохастические модели имеют высокие значения коэффициентов корреляции. Это позволяет определять (прогнозировать) средние и интервальные значения тока КЗ в узлах сети, а также вероятности его выхода за установленные границы, что важно для мероприятий по его ограничению, включая повышение надежности схемы ЭЭС.
Литература
1. Горев А.А. Переходные процессы синхронной машины. М.: Госэнергоиздат, 1950.
2. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.: Энергия, 1970.
3. Короткие замыкания и выбор электрооборудования / под ред. И.П. Крючкова, В.А. Старшинова. М.: Изд-во МЭИ, 2018.
4. РД 153-34.0-20.527—98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору оборудования.
5. Шумейкина Ю.П., Агафонова О.Б. Токоограничивающие устройства на основе высокотемпературной сверхпроводимости в сетях напряжением 110 кВ энергосистемы города Москвы // Электрические станции. 2017. № 5(1030). С. 19—26.
6. Вихарев А.П. Расчёт допустимого тока короткого замыкания для защищённых проводов воздушных ЛЭП // Электрические станции. 2018. № 4(1041). С. 36—39.
7. Шарыгин М.В., Куликов А.Л. Определение уставок релейной защиты и автоматики, основанное на статистическом байесовском методе проверки гипотез // Электричество. 2017. № 7. С. 20—29.
8. Шуин В.А., Аль-Ходими М.С., Можжухина В.В., Фролова Т.С. Анализ работы дистанционной защиты ЛЭП с односторонним питанием при несимметричных коротких замыканиях за трансформатором «звезда–треугольник» // Вестник ИГЭУ. 2018. № 5. С. 39—45.
9. Колесов Л.М., Можжухина В.В. Выполнение ступени дистанционной защиты с использованием информации о токах питающих концов линии с ответвлением // Вестник ИГЭУ. 2019. № 4. С. 44—53.
10. Шарыгин М.В., Куликов А.Л., Петров А.А., Фальков А.А. Перспективная система релейной защиты для цифровых распределительных сетей // Электрические станции. 2022. № 5(1090). С. 48—53.
11. Лачугин В.Ф., Платонов П.С. Использование волновых процессов при разработке релейной защиты ВЛ // Электрические станции. 2016. № 7(1020). С. 44—50.
12. Иванов И.Е. Оценка влияния различных факторов на значения сопротивлений и проводимостей высоковольтной воздушной линии электропередачи // Вестник ИГЭУ. 2017. № 3. С. 30—39.
13. Рафиков В.Р., Иванов И.Е., Братолюбов А.А. Физико-математическое моделирование переходных процессов в синхронном генераторе с применением синхронизированных векторных измерений // Вестник ИГЭУ. 2021. № 3. С. 22—32.
14. Гусев Ю.П., Каюмов А.Г., Говорин В.В. Учет несинфазности генераторов при расчетах токов в начальный момент короткого замыкания // Вестник МЭИ. 2019. № 4. С. 11—17.
15. Гусев Ю.П., Каюмов А.Г., Говорин В.В. Влияние систем возбуждения синхронных генераторов на несинфазность токов короткого замыкания в электроэнергетической системе // Релейная защита и автоматизация. 2019. № 3(36). С. 30—33.
16. Фролов О.В., Чемборисова Н.Ш., Мулиц Н.С. Формализованная установка устройств управления режимами в сетях мегаполисов // Электричество. 2012. № 5. С. 5—9.
17. Фролов О.В., Чемборисова Н.Ш. Предварительный анализ параметров сети для расстановки устройств ограничения токов короткого замыкания в сетях мегаполисов // Электричество. 2012. № 8. С. 26—30.
18. Чемборисова Н.Ш., Черненков И.Д. Методика построения интегральных показателей для комплексной оценки свойств узлов электроэнергетических систем // Вестник МЭИ. 2021. № 3. С. 11—18.
19. Сигитов О.Ю., Чемборисова Н.Ш., Черненков И.Д. Анализ надежности при управлении режимами современных электроэнергетических систем // Электроэнергия. Передача и распределение. 2021. № 2(65). С. 40—46.
20. Чемборисова Н.Ш., Фролов О.В., Баранов И.Л., Баширов И.Н. Использование обобщенных показателей схемы при анализе режимов электроэнергетических систем // Вестник МЭИ. 2015. № 1. С. 66—73.
21. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М. Высшая школа, 2004.
---
Для цитирования: Чемборисова Н.Ш., Черненков И.Д. Использование показателей жесткости узлов электрических сетей 110 и 220 кВ для оценки токов короткого замыкания // Вестник МЭИ. 2022. № 6. С. 51—60. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-6-51-60
#
1. Gorev A.A. Perekhodnye Protsessy Sinkhronnoy Mashiny. M.: Gosenergoizdat, 1950. (in Russian).
2. Ul'yanov S.A. Elektromagnitnye Perekhodnye Protsessy v Elektricheskikh Sistemakh. M.: Energiya, 1970. (in Russian).
3. Korotkie Zamykaniya i Vybor Elektrooborudovaniya. Pod Red. I.P. Kryuchkova, V.A. Starshinova. M.: Izd-vo MEI, 2018. (in Russian).
4. RD 153-34.0-20.527—98. Rukovodyashchie Ukazaniya po Raschetu Tokov Korotkogo Zamykaniya i Vyboru Oborudovaniya. (in Russian).
5. Shumeykina Yu.P., Agafonova O.B. Tokoogranichivayushchie Ustroystva na Osnove Vysokotemperaturnoy Sverkhprovodimosti v Setyakh Napryazheniem 110 kV Energosistemy Goroda Moskvy. Elektricheskie Stantsii. 2017;5(1030);19—26. (in Russian).
6. Vikharev A.P. Raschet Dopustimogo Toka Korotkogo Zamykaniya dlya Zashchishchennykh Provodov Vozdushnykh LEP. Elektricheskie Stantsii. 2018;4(1041);36—39. (in Russian).
7. Sharygin M.V., Kulikov A.L. Opredelenie Ustavok Releynoy Zashchity i Avtomatiki, Osnovannoe na Statisticheskom Bayesovskom Metode Proverki Gipotez. Elektrichestvo. 2017;7;20—29. (in Russian).
8. Shuin V.A., Al'-Khodimi M.S., Mozhzhukhina V.V., Frolova T.S. Analiz Raboty Distantsionnoy Zashchity LEP s Odnostoronnim Pitaniem pri Nesimmetrichnykh Korotkikh Zamykaniyakh za Transformatorom «Zvezda–Treugol'nik». Vestnik IGEU. 2018;5;39—45. (in Russian).
9. Kolesov L.M., Mozhzhukhina V.V. Vypolnenie Stupeni Distantsionnoy Zashchity s Ispol'zovaniem Informatsii o tokakh Pitayushchikh Kontsov Linii s Otvetvleniem. Vestnik IGEU. 2019;4;44—53. (in Russian).
10. Sharygin M.V., Kulikov A.L., Petrov A.A., Fal'kov A.A. Perspektivnaya Sistema Releynoy Zashchity dlya Tsifrovykh Raspredelitel'nykh Setey. Elektricheskie Stantsii. 2022;5(1090);48—53. (in Russian).
11. Lachugin V.F., Platonov P.S. Ispol'zovanie Volnovykh Protsessov pri Razrabotke Releynoy Zashchity VL. Elektricheskie Stantsii. 2016;7(1020);44—50. (in Russian).
12. Ivanov I.E. Otsenka Vliyaniya Razlichnykh Faktorov na Znacheniya Soprotivleniy i Provodimostey Vysokovol'tnoy Vozdushnoy Linii Elektroperedachi. Vestnik IGEU. 2017;3;30—39. (in Russian).
13. Rafikov V.R., Ivanov I.E., Bratolyubov A.A. Fiziko-matematicheskoe Modelirovanie Perekhodnykh Protsessov v Sinkhronnom Generatore s Primeneniem Sinkhronizirovannykh Vektornykh Izmereniy. Vestnik IGEU. 2021;3;22—32. (in Russian).
14. Gusev Yu.P., Kayumov A.G., Govorin V.V. Uchet Nesinfaznosti Generatorov pri Raschetakh Tokov v Nachal'nyy Moment Korotkogo Zamykaniya. Vestnik MEI. 2019;4;11—17. (in Russian).
15. Gusev Yu.P., Kayumov A.G., Govorin V.V. Vliyanie Sistem Vozbuzhdeniya Sinkhronnykh Generatorov na Nesinfaznost' Tokov Korotkogo Zamykaniya v Elektroenergeticheskoy Sisteme. Releynaya Zashchita i Avtomatizatsiya. 2019;3(36);30—33. (in Russian).
16. Frolov O.V., Chemborisova N.Sh., Mulits N.S. Formalizovannaya Ustanovka Ustroystv Upravleniya Rezhimami v Setyakh Megapolisov. Elektrichestvo. 2012;5;5—9. (in Russian).
17. Frolov O.V., Chemborisova N.Sh. Predvaritel'nyy Analiz Parametrov Seti Dlya Rasstanovki Ustroystv Ogranicheniya Tokov Korotkogo Zamykaniya v Setyakh Megapolisov. Elektrichestvo. 2012;8;26—30. (in Russian).
18. Chemborisova N.Sh., Chernenkov I.D. Metodika Postroeniya Integral'nykh Pokazateley dlya Kompleksnoy Otsenki Svoystv Uzlov Elektroenergeticheskikh Sistem. Vestnik MEI. 2021;3;11—18. (in Russian).
19. Sigitov O.Yu., Chemborisova N.Sh., Chernenkov I.D. Analiz Nadezhnosti pri Upravlenii Rezhimami Sovremennykh Elektroenergeticheskikh Sistem. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2021;2(65);40—46. (in Russian).
20. Chemborisova N.Sh., Frolov O.V., Baranov I.L., Bashirov I.N. Ispol'zovanie Obobshchennykh Pokazateley Skhemy pri Analize Rezhimov Elektroenergeticheskikh Sistem. Vestnik MEI. 2015;1;66—73. (in Russian).
21. Gmurman V.E. Teoriya Veroyatnostey i Matematicheskaya Statistika. M. Vysshaya Shkola, 2004. (in Russian)
---
For citation: Chemborisova N.Sh., Chernenkov I.D. Using the Stiffness Indicators of 110 and 220 kV Electric Network Nodes to Estimate Short-Circuit Currents. Bulletin of MPEI. 2022;6:51—60. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-6-51-60
2. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.: Энергия, 1970.
3. Короткие замыкания и выбор электрооборудования / под ред. И.П. Крючкова, В.А. Старшинова. М.: Изд-во МЭИ, 2018.
4. РД 153-34.0-20.527—98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору оборудования.
5. Шумейкина Ю.П., Агафонова О.Б. Токоограничивающие устройства на основе высокотемпературной сверхпроводимости в сетях напряжением 110 кВ энергосистемы города Москвы // Электрические станции. 2017. № 5(1030). С. 19—26.
6. Вихарев А.П. Расчёт допустимого тока короткого замыкания для защищённых проводов воздушных ЛЭП // Электрические станции. 2018. № 4(1041). С. 36—39.
7. Шарыгин М.В., Куликов А.Л. Определение уставок релейной защиты и автоматики, основанное на статистическом байесовском методе проверки гипотез // Электричество. 2017. № 7. С. 20—29.
8. Шуин В.А., Аль-Ходими М.С., Можжухина В.В., Фролова Т.С. Анализ работы дистанционной защиты ЛЭП с односторонним питанием при несимметричных коротких замыканиях за трансформатором «звезда–треугольник» // Вестник ИГЭУ. 2018. № 5. С. 39—45.
9. Колесов Л.М., Можжухина В.В. Выполнение ступени дистанционной защиты с использованием информации о токах питающих концов линии с ответвлением // Вестник ИГЭУ. 2019. № 4. С. 44—53.
10. Шарыгин М.В., Куликов А.Л., Петров А.А., Фальков А.А. Перспективная система релейной защиты для цифровых распределительных сетей // Электрические станции. 2022. № 5(1090). С. 48—53.
11. Лачугин В.Ф., Платонов П.С. Использование волновых процессов при разработке релейной защиты ВЛ // Электрические станции. 2016. № 7(1020). С. 44—50.
12. Иванов И.Е. Оценка влияния различных факторов на значения сопротивлений и проводимостей высоковольтной воздушной линии электропередачи // Вестник ИГЭУ. 2017. № 3. С. 30—39.
13. Рафиков В.Р., Иванов И.Е., Братолюбов А.А. Физико-математическое моделирование переходных процессов в синхронном генераторе с применением синхронизированных векторных измерений // Вестник ИГЭУ. 2021. № 3. С. 22—32.
14. Гусев Ю.П., Каюмов А.Г., Говорин В.В. Учет несинфазности генераторов при расчетах токов в начальный момент короткого замыкания // Вестник МЭИ. 2019. № 4. С. 11—17.
15. Гусев Ю.П., Каюмов А.Г., Говорин В.В. Влияние систем возбуждения синхронных генераторов на несинфазность токов короткого замыкания в электроэнергетической системе // Релейная защита и автоматизация. 2019. № 3(36). С. 30—33.
16. Фролов О.В., Чемборисова Н.Ш., Мулиц Н.С. Формализованная установка устройств управления режимами в сетях мегаполисов // Электричество. 2012. № 5. С. 5—9.
17. Фролов О.В., Чемборисова Н.Ш. Предварительный анализ параметров сети для расстановки устройств ограничения токов короткого замыкания в сетях мегаполисов // Электричество. 2012. № 8. С. 26—30.
18. Чемборисова Н.Ш., Черненков И.Д. Методика построения интегральных показателей для комплексной оценки свойств узлов электроэнергетических систем // Вестник МЭИ. 2021. № 3. С. 11—18.
19. Сигитов О.Ю., Чемборисова Н.Ш., Черненков И.Д. Анализ надежности при управлении режимами современных электроэнергетических систем // Электроэнергия. Передача и распределение. 2021. № 2(65). С. 40—46.
20. Чемборисова Н.Ш., Фролов О.В., Баранов И.Л., Баширов И.Н. Использование обобщенных показателей схемы при анализе режимов электроэнергетических систем // Вестник МЭИ. 2015. № 1. С. 66—73.
21. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М. Высшая школа, 2004.
---
Для цитирования: Чемборисова Н.Ш., Черненков И.Д. Использование показателей жесткости узлов электрических сетей 110 и 220 кВ для оценки токов короткого замыкания // Вестник МЭИ. 2022. № 6. С. 51—60. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-6-51-60
#
1. Gorev A.A. Perekhodnye Protsessy Sinkhronnoy Mashiny. M.: Gosenergoizdat, 1950. (in Russian).
2. Ul'yanov S.A. Elektromagnitnye Perekhodnye Protsessy v Elektricheskikh Sistemakh. M.: Energiya, 1970. (in Russian).
3. Korotkie Zamykaniya i Vybor Elektrooborudovaniya. Pod Red. I.P. Kryuchkova, V.A. Starshinova. M.: Izd-vo MEI, 2018. (in Russian).
4. RD 153-34.0-20.527—98. Rukovodyashchie Ukazaniya po Raschetu Tokov Korotkogo Zamykaniya i Vyboru Oborudovaniya. (in Russian).
5. Shumeykina Yu.P., Agafonova O.B. Tokoogranichivayushchie Ustroystva na Osnove Vysokotemperaturnoy Sverkhprovodimosti v Setyakh Napryazheniem 110 kV Energosistemy Goroda Moskvy. Elektricheskie Stantsii. 2017;5(1030);19—26. (in Russian).
6. Vikharev A.P. Raschet Dopustimogo Toka Korotkogo Zamykaniya dlya Zashchishchennykh Provodov Vozdushnykh LEP. Elektricheskie Stantsii. 2018;4(1041);36—39. (in Russian).
7. Sharygin M.V., Kulikov A.L. Opredelenie Ustavok Releynoy Zashchity i Avtomatiki, Osnovannoe na Statisticheskom Bayesovskom Metode Proverki Gipotez. Elektrichestvo. 2017;7;20—29. (in Russian).
8. Shuin V.A., Al'-Khodimi M.S., Mozhzhukhina V.V., Frolova T.S. Analiz Raboty Distantsionnoy Zashchity LEP s Odnostoronnim Pitaniem pri Nesimmetrichnykh Korotkikh Zamykaniyakh za Transformatorom «Zvezda–Treugol'nik». Vestnik IGEU. 2018;5;39—45. (in Russian).
9. Kolesov L.M., Mozhzhukhina V.V. Vypolnenie Stupeni Distantsionnoy Zashchity s Ispol'zovaniem Informatsii o tokakh Pitayushchikh Kontsov Linii s Otvetvleniem. Vestnik IGEU. 2019;4;44—53. (in Russian).
10. Sharygin M.V., Kulikov A.L., Petrov A.A., Fal'kov A.A. Perspektivnaya Sistema Releynoy Zashchity dlya Tsifrovykh Raspredelitel'nykh Setey. Elektricheskie Stantsii. 2022;5(1090);48—53. (in Russian).
11. Lachugin V.F., Platonov P.S. Ispol'zovanie Volnovykh Protsessov pri Razrabotke Releynoy Zashchity VL. Elektricheskie Stantsii. 2016;7(1020);44—50. (in Russian).
12. Ivanov I.E. Otsenka Vliyaniya Razlichnykh Faktorov na Znacheniya Soprotivleniy i Provodimostey Vysokovol'tnoy Vozdushnoy Linii Elektroperedachi. Vestnik IGEU. 2017;3;30—39. (in Russian).
13. Rafikov V.R., Ivanov I.E., Bratolyubov A.A. Fiziko-matematicheskoe Modelirovanie Perekhodnykh Protsessov v Sinkhronnom Generatore s Primeneniem Sinkhronizirovannykh Vektornykh Izmereniy. Vestnik IGEU. 2021;3;22—32. (in Russian).
14. Gusev Yu.P., Kayumov A.G., Govorin V.V. Uchet Nesinfaznosti Generatorov pri Raschetakh Tokov v Nachal'nyy Moment Korotkogo Zamykaniya. Vestnik MEI. 2019;4;11—17. (in Russian).
15. Gusev Yu.P., Kayumov A.G., Govorin V.V. Vliyanie Sistem Vozbuzhdeniya Sinkhronnykh Generatorov na Nesinfaznost' Tokov Korotkogo Zamykaniya v Elektroenergeticheskoy Sisteme. Releynaya Zashchita i Avtomatizatsiya. 2019;3(36);30—33. (in Russian).
16. Frolov O.V., Chemborisova N.Sh., Mulits N.S. Formalizovannaya Ustanovka Ustroystv Upravleniya Rezhimami v Setyakh Megapolisov. Elektrichestvo. 2012;5;5—9. (in Russian).
17. Frolov O.V., Chemborisova N.Sh. Predvaritel'nyy Analiz Parametrov Seti Dlya Rasstanovki Ustroystv Ogranicheniya Tokov Korotkogo Zamykaniya v Setyakh Megapolisov. Elektrichestvo. 2012;8;26—30. (in Russian).
18. Chemborisova N.Sh., Chernenkov I.D. Metodika Postroeniya Integral'nykh Pokazateley dlya Kompleksnoy Otsenki Svoystv Uzlov Elektroenergeticheskikh Sistem. Vestnik MEI. 2021;3;11—18. (in Russian).
19. Sigitov O.Yu., Chemborisova N.Sh., Chernenkov I.D. Analiz Nadezhnosti pri Upravlenii Rezhimami Sovremennykh Elektroenergeticheskikh Sistem. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2021;2(65);40—46. (in Russian).
20. Chemborisova N.Sh., Frolov O.V., Baranov I.L., Bashirov I.N. Ispol'zovanie Obobshchennykh Pokazateley Skhemy pri Analize Rezhimov Elektroenergeticheskikh Sistem. Vestnik MEI. 2015;1;66—73. (in Russian).
21. Gmurman V.E. Teoriya Veroyatnostey i Matematicheskaya Statistika. M. Vysshaya Shkola, 2004. (in Russian)
---
For citation: Chemborisova N.Sh., Chernenkov I.D. Using the Stiffness Indicators of 110 and 220 kV Electric Network Nodes to Estimate Short-Circuit Currents. Bulletin of MPEI. 2022;6:51—60. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-6-51-60
Опубликован
2022-05-16
Выпуск
Раздел
Электроэнергетика (технические науки) (2.4.3)
