Using the Stiffness Indicators of 110 and 220 kV Electric Network Nodes to Estimate Short-Circuit Currents
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2022-6-51-60Keywords:
stochastic model, short-circuit current, stiff nodes, balance admittance, electrical networkAbstract
The topical problem of evaluation, analysis and limitation of short-circuit currents in electrical networks by simple and accessible methods without resorting to rather complex conventional calculations is addressed. The article suggests a new procedure for estimating short-circuit currents at network nodes based on their stiffness degree determined by the values of electric power system (EPS) configuration generalized parameters. The node balance admittance defined as the difference between the nodal admittance matrix diagonal and non-diagonal elements is used as the node stiffness indicator. The problem solution adequacy is confirmed by examples of constructing stochastic models for estimating short-circuit currents at the 110 kV networks nodes in the regional EPS and 220 kV nodes in the Moscow power system. The obtained stochastic models feature high values of correlation coefficients. This opens the possibility to determine (predict) average and interval values of short-circuit currents at network nodes, as well as the probability of their going beyond the established boundaries, which is important for short-circuit current limitation measures, including enhancement of the EPS configuration reliability.
References
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
Downloads
Published
2022-05-16
Issue
Section
Electric Power Industry (Technical Sciences) (2.4.3)
