ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Современные тенденции развития систем электроснабжения промышленных объектов при применении принципов распределенной генерации заключаются в осуществлении электроснабжения от нескольких источников питания разных типов и характеристик (фотоэлектрические элементы, ветроэнергетические установки, микротурбинные установки, дизельные электростанции), максимальном приближении источников питания к электрическим нагрузкам, применении накопителей электроэнергии. Наличие таких установок вблизи потребителей снижает количественное потребление энергии за счет снижения технических потерь вырабатываемой энергии и снижения зависимости от ископаемых видов топлива. Однако, при наличии этих преимуществ распределенная генерация создала технические проблемы, одной из которых является усложнение систем релейной защиты в связи с возможностью питания точки повреждения с разных сторон. Данное обстоятельство требует разработки новых алгоритмов и схем защиты для обеспечения селективности и повышения чувствительности действия релейной защиты. Цель исследования: выполнить анализ алгоритмов работы дистанционной защиты в системах распределенной генерации. Методы: используется комплексный подход, включающий научный анализ, обработку и анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований в области релейной защиты электротехнических комплексов в сетях с распределенной генерацией. Результаты: выполнен анализ различных алгоритмов реализации защиты, которые были реализованы в качестве предложений для распределительных сетей. Представлена система дистанционной защиты в сетях, содержащих системы распределенной генерации, и проведено сравнение алгоритмов работы для повышения чувствительности устройств дистанционной защиты к случаям возникновения различных аварийных режимов: однофазных, трехфазных коротких замыканий. Рассмотрено несколько алгоритмов повышения чувствительности дистанционной защиты для распределительных сетей при наличии нескольких источников питания. Выполнено сравнение этих алгоритмов по критериям стоимости реализации, точности реализации, количества необходимых входных данных. Практическая значимость: результаты исследований могут быть использованы при учете влияния изменения параметров защищаемых присоединений в условиях работы электротехнических комплексов в сети с распределенной генерацией на эффективность действия дистанционной защиты. Они позволяют повысить чувствительность и селективность функционирования дистанционной защиты при возникновении аварийных ситуаций.

1. Lavrik A., Zhukovskiy Y., Tcvetkov P. Optimizing the size of autonomous hybrid microgrids with regard to load shifting // Energies. – 2021. – Vol. 14 (16). – P. 5059. – DOI: 10.3390/en14165059.
2. Kovalchuk M.S., Baburin S.V. Modelling and control system of multi motor conveyor // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 327 (2). – P. 022065. – DOI: 10.1088/1757-899X/327/2/022065.
3. Pirog S., Shklyarskiy Y., Skamyin A. Non-linear electrical load location identification // Journal of Mining Institute. – 2019. – Vol. 237. – P. 317–321. – DOI: 10.31897/PMI.2019.3.317.
4. Distortion load identification based on the application of compensating devices / Y. Shklyarskiy, A. Skamyin, I. Vladimirov, F. Gazizov // Energies. – 2020. – Vol. 13 (6). – P. 1430. – DOI: 10.3390/en13061430.
5. Сычев Ю.А., Зимин Р.Ю. Повышение качества электроэнергии в системах электроснабжения минерально-сырьевого комплекса гибридными фильтрокомпенсирующими устройствами // Записки Горного института. – 2021. – № 247. – С. 132–140. – DOI: 10.31897/PMI.2021.1.14.
6. Gonen T. Electric power distribution engineering. – Boca Raton, FL: CRC Press, 2015. – 768 p.
7. Hariri F., Crow M. New infeed correction methods for distance protection in distribution systems // Energies. – 2021. – Vol. 14 (15). – P. 4652. – DOI: 10.3390/en14154652.
8. Adaptive Mho distance protection for interconnected transmission lines compensated with thyristor controlled series capacitor / G.M. Abo-Hamad, D.K. Ibrahim, E. Aboul Zahab, A.F. Zobaa // Energies. – 2021. – Vol. 14 (9). – P. 2477. – DOI: 10.3390/en14092477.
9. Brearley B.J., Prabu R.R. A review on issues and approaches for microgrid protection // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. – Vol. 67. – P. 988–997. – DOI: 10.1016/j.rser.2016.09.047.
10. An update on power quality / ed. by D.D-Ch. Lu. – Sydney: Intech-Open, 2014.  – 160 p.
11. Wang Y., Orchard J. Fast discrete orthonormal stockwell transform // SIAM. Journal on Scientific Computing. – 2009. – Vol. 31 (5). – P. 4000–4012.
12. Krishnanad K.R., Dash P.K. A new real-time discrete S-transform for cross-differential protection of shunt-compensated power systems // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2013. – Vol. 28 (1). – P. 402–410.
13. Nguyen T., Liao Y. Power quality disturbance classification utilizing S-transform and binary feature matrix method // Electrical Power System Research. – 2009. – Vol. 79. – P. 569–575.
14. S-Transform based fault detection algorithm for enhancing distance protection performance / J.J. Chavez, M. Popov, D. López, S. Azizi, V. Terzija // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2021. – Vol. 130. – P. 106966. – DOI: 10.1016/j.ijepes.2021.106966.
15. Mishra P., Pradhan A.K., Bajpai P. Adaptive distance relaying for distribution lines connecting inverter-interfaced solar PV plant // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2021. – Vol. 68. – P. 2300–2309.
16. Thakre M.P., Kale V.S. An adaptive approach for three zone operation of digital distance relay with Static Var Compensator using PMU // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2016. – Vol. 77. – P. 327–336.
17. Tsimtsios A.M., Korres G.N., Nikolaidis V.C. A pilot-based distance protection scheme for meshed distribution systems with distributed generation // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2019. – Vol. 105. – P. 454–469.
18. Anderson, P.M. Power System Protection; Wiley-IEEE Press: Piscataway, NJ, USA, 1999; p. 379.
19. Kezunovic M., Ren J., Lotfifard S. Design, modeling and evaluation of protective relays for power systems. – Berlin; Heidelberg: Springer, 2016. – 297 p.
20. Horowitz S.H., Phadke A.G. Power system relaying. – Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2014. – 111 p.
21. Nikolaidis V.C., Tsimtsios A.M., Safigianni A.S. Investigating particularities of infeed and fault resistance effect on distance relays protecting radial distribution feeders with DG // IEEE Access. – 2018. – Vol. 6. – P. 11301–11312.
22. Impact of inverter based generation on bulk power system dynamics and short-circuit performance: Technical Report PES-TR68 / IEEE Power & Energy Society. – New York, 2018.
23. International, M.H. PSCAD Version 5.0. Winnipeg, MB, Canada, 2021. – URL: https://www.pscad.com/ (accessed: 30.07.2021).
24. Ibrahim M.A. Disturbance analysis for power systems. – 1st ed. – Hoboken, NJ: Wiley, 2011. – 223 p.
25. Maali Amiri E., Vahidi B. Integrated protection scheme for both operation modes of microgrid using S-Transform // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2020. – Vol. 121. – P. 106051.
26. Suja S., Jerome J. Pattern recognition of power signal disturbances using S Transform and TT Transform // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2010. – Vol. 32 (1). – P. 37–53.
27. IEEE 519–2014: IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems / PE/T&D – Transmission and Distribution. – IEEE, 2014.
28. Koteleva N.I., Korolev N.A., Zhukovskiy Y.L. Identification of the technical condition of induction motor groups by the total energy flow // Energies. – 2021. – Vol. 14 (20). – P. 6677. – DOI: 10.3390/en14206677.