ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ С УЧЕТОМ ГАРМОНИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ

АННОТАЦИЯ

В статье исследуются проектирование и оптимизация систем релейной защиты с акцентом на смягчение воздействия гармонических искажений в электрических сетях. Рассматривается растущая сложность современных электрических сетей и распространение нелинейных нагрузок, таких как приводы с регулируемой скоростью вращения и силовые электронные устройства, которые вносят значительные гармонические искажения. Эти искажения могут отрицательно сказаться на качестве электроэнергии и работе систем релейной защиты, снижая точность защитных реле, приводя к ложному срабатыванию или невозможности обнаружения неисправностей. Подчеркивается необходимость систем релейной защиты, которые могут эффективно противодействовать воздействию гармонических искажений для обеспечения безопасности оборудования, минимизации перебоев в подаче электроэнергии и поддержания надежности системы. Рассматриваются современные знания, выявляются проблемы, связанные с гармониками, и представлены новые решения, направленные на повышение устойчивости систем релейной защиты. В разделе математического моделирования описан новый подход к обработке сигналов напряжения и тока, демонстрирующий его точность по сравнению с релейными выходами в лабораторных условиях. В заключение статьи подчеркивается важность разработки и внедрения эффективных стратегий релейной защиты, особенно в контексте современных электрических сетей, где гармонические искажения создают сложные проблемы.

ABSTRACT

The article explores the design and optimization of relay protection systems with an emphasis on mitigating the impact of harmonic distortions in electrical networks. It examines the growing complexity of modern electrical grids and the proliferation of nonlinear loads, such as variable speed drives and power electronic devices, which introduce significant harmonic distortions. These distortions can negatively affect the quality of electrical power and the performance of relay protection systems, reducing the accuracy of protective relays, leading to false tripping or the inability to detect faults. The necessity for relay protection systems that can effectively counter the impact of harmonic distortions to ensure equipment safety, minimize power outages, and maintain system reliability is underscored. Current knowledge is reviewed, problems related to harmonics are identified, and new solutions aimed at enhancing the resilience of relay protection systems are presented. The mathematical modeling section describes a new approach to voltage and current signal processing, demonstrating its accuracy compared to relay outputs under laboratory conditions. The conclusion highlights the importance of developing and implementing effective relay protection strategies, especially in the context of contemporary electrical networks where harmonic distortions pose complex challenges.

Ключевые слова: системы релейной защиты, гармонические искажения, электрические сети, нелинейные нагрузки, качество электроэнергии, защитные реле, ложные срабатывания, надежность системы, математическое моделирование, обработка сигналов.

Keywords: relay protection systems, harmonic distortions, electrical networks, nonlinear loads, power quality, protective relays, false tripping, system reliability, mathematical modeling, signal processing.

Введение

Системы релейной защиты предназначены для обнаружения ненормальных условий, таких как короткие замыкания или перегрузки, а также для инициирования оперативных корректирующих действий, как правило, путем изоляции затронутых участков сети. Данная возможность необходима для предотвращения повреждения оборудования, сведения к минимуму перебоев в подаче электроэнергии и обеспечения безопасности как инфраструктуры, так и ее пользователей. Таким образом, системы релейной защиты формируют основу безопасности и надежности электрических сетей, выступая в качестве первой линии защиты от множества возможных неисправностей.

Растущая сложность современных электрических сетей в сочетании с распространением нелинейных нагрузок, таких как приводы с регулируемой скоростью вращения, компактные люминесцентные лампы и другие устройства на базе силовой электроники, создают значительные проблемы для традиционных схем релейной защиты. Одной из наиболее распространенных проблем является наличие гармонических искажений — искажений формы сигнала, которые возникают при целых значениях, кратных основной частоте энергосистемы. Они возникают из-за нелинейных характеристик многих современных электрических нагрузок и могут оказывать пагубное воздействие на качество электроэнергии и производительность системы.

Гармонические искажения влияют на системы релейной защиты несколькими способами. Во-первых, они могут снижать точность защитных реле, создавая помехи при измерении электрических величин, таких как ток и напряжение, что приводит к ложному срабатыванию или, наоборот, отказу от срабатывания в условиях неисправности. Кроме того, гармонические токи могут вызвать чрезмерный нагрев электрооборудования, тем самым сокращая срок его службы и надежность. Наличие гармоник также усложняет диагностику проблем в сети, затрудняя проведение различия между нормальными условиями эксплуатации и подлинными неисправностями [1].

Учитывая все проблемы, существует настоятельная необходимость в проектировании и оптимизации систем релейной защиты, которые могут эффективно смягчать воздействие гармонических искажений. Целью статьи является изучение текущего состояния знаний в этой области, выявление как проблем, связанных с гармониками, так и новых решений, которые обещают повысить устойчивость систем релейной защиты.

Основы систем релейной защиты

Основная концепция заключается в принципе быстрого обнаружения и изоляции электрических неисправностей для предотвращения повреждения оборудования, обеспечения безопасности и поддержания стабильности энергосистемы. Системы являются основополагающими для современных электрических сетей, обеспечивая непрерывный мониторинг параметров для выявления аномалий, указывающих на неисправности. При их обнаружении, система релейной защиты инициирует последовательность действий по изоляции пораженного сегмента, тем самым сводя к минимуму воздействие на остальную часть сети. Немедленное реагирование необходимо для ограничения масштабов ущерба и предотвращения потенциальных каскадных сбоев, которые могут привести к массовым отключениям электроэнергии.

Системы релейной защиты можно разделить на несколько типов в зависимости от принципов их работы и характера неисправностей, для устранения которых они предназначены. Реле перегрузки по току, например, реагируют на чрезмерные токи, превышающие заданные пороговые значения, указывая на короткое замыкание или перегрузку. Дифференциальные реле контролируют разницу в токе между двумя или более точками в электрической системе, обеспечивая чувствительную защиту от внутренних неисправностей в трансформаторах, генераторах или двигателях. Реле расстояния (или полного сопротивления) измеряют полное сопротивление вдоль линии электропередачи для обнаружения неисправностей, причем их реакция зависит от расстояния до места повреждения, что делает их особенно подходящими для защиты линий электропередачи.

Работа систем релейной защиты поддерживается множеством компонентов, каждый из которых является основополагающим в обнаружении неисправностей и изоляции. Датчики, такие как трансформаторы тока и напряжения, обеспечивают важные входные данные, измеряя электрические величины и передавая эту информацию на защитные реле. Сами реле являются интеллектуальными устройствами, которые анализируют входные сигналы от датчиков по заранее известным критериям для определения наличия неисправности. При ее подтверждении реле выдает сигнал для приведения в действие автоматических выключателей, которые физически отключают поврежденный участок сети для предотвращения дальнейшего повреждения.

Проектирование и выбор системы релейной защиты предполагают рассмотрение нескольких критериев для обеспечения оптимальной производительности и надежности. Они включают электрические характеристики сети, такие как уровни напряжения, типы нагрузок и величины тока повреждения, а также эксплуатационные требования (чувствительность, избирательность, скорость и надежность). Чувствительность относится к способности системы обнаруживать небольшие отклонения от нормальных условий и реагировать на них, в то время как селективность гарантирует изоляцию лишь неисправного участка, оставляя остальную часть системы работоспособной. Скорость реагирования необходима для минимизации повреждений и поддержания стабильности системы, а надежность для обеспечения правильной работы системы защиты в любых условиях [2].

Таким образом, основы систем релейной защиты охватывают широкий спектр концепций, от основных принципов работы и типов защиты до детального анализа компонентов системы и критериев проектирования. Понимание фундаментальных принципов имеет важное значение для разработки, оптимизации и внедрения эффективных стратегий релейной защиты, особенно в контексте современных электрических сетей, где такие проблемы, как гармонические искажения, требуют сложных и надежных решений.

Гармонические искажения: происхождение и эффекты

Гармонические искажения в электрических сетях относятся к отклонениям от идеальной синусоидальной формы напряжений и токов. Они характеризуются наличием частот, которые являются целыми кратными основной частоте (обычно 50 или 60 Гц, в зависимости от региона). Данное явление возникает, когда нелинейные нагрузки, которые не имеют прямой пропорциональности между напряжением и током, вводят частоты более высокого порядка обратно в систему. Гармоники могут существенно влиять как на производительность, так и на надежность электрических сетей и подключенного к ним оборудования.

Происхождение гармоник можно проследить в различных типах электрических устройств и оборудования, которые работают с нелинейными характеристиками. Распространенными источниками являются устройства силовой электроники, такие как приводы с регулируемой частотой вращения (VSD - variable speed drives), источники бесперебойного питания (UPS - uninterruptible power supplies), компактные люминесцентные лампы (CFLL - compact fluorescent lamps), светодиодное освещение и электронные балласты. Промышленные процессы, в которых используются выпрямители, преобразователи и большое количество персональных компьютеров, также способствуют генерации гармоник. Широкое внедрение таких технологий как в коммерческих, так и в жилых помещениях превратило гармонические искажения в распространенную проблему в современных электрических сетях.

Влияние гармонических искажений на работу электрооборудования и систем многообразно и потенциально серьезно. Гармоники могут привести к перегреву электрических машин, кабелей, трансформаторов и других компонентов из-за увеличения потерь, что сокращает срок их службы и надежность. Конденсаторы, работающие в среде с высоким содержанием гармоник, могут преждевременно выйти из строя из-за перегрузки. Более того, гармоники могут влиять на работу защитных реле, приводя к неправильной работе или неработоспособности в условиях неисправности, тем самым ставя под угрозу защиту системы. В системах связи гармоники могут создавать шум, вызывая ошибки и ухудшение производительности. В энергосистемах наличие гармоник может снизить эффективность выработки, передачи и распределения электроэнергии за счет увеличения потерь и необходимости снижения мощности оборудования.

Измерение и анализ гармоник необходимо для диагностики проблем, связанных с качеством электроэнергии, и для реализации корректирующих мер. Анализ гармоник обычно предполагает использование анализаторов качества электроэнергии, которые могут улавливать, измерять и регистрировать уровни гармоник в системе. Данные устройства измеряют содержание гармоник до определенного порядка (часто до 50-й гармоники или выше) и количественно определяют общее гармоническое искажение (THD - total harmonic distortion), которое является мерой общего содержания гармоник по сравнению с основной частотой [3].

Гармонические явления

Общее искажение гармоник (%THD) представляет собой процент от среднеквадратичного значения основной составляющей.

Процентное значение общего гармонического искажения тока равно:

где  - текущая амплитуда гармоники порядка h (т.е. h-я гармоника), а I_{среднеквадратичное значение} - текущая амплитуда нормальной частоты и гармонических составляющих:

Впоследствии это приводит к формуле:

Общий коэффициент мощности:

Процентное общее гармоническое искажение напряжения составляет:

где  - амплитуда гармоники напряжения порядка h (т.е. h-я гармоника), а V_{среднеквадратичное значение} - амплитуда напряжения нормальной частоты и гармонических составляющих:

 Расширенный анализ может включать выявление конкретных источников гармоник, оценку воздействия на компоненты системы и оценку эффективности мер по смягчению последствий. Такой процесс часто требует сбора данных с течением времени для понимания изменчивости уровней гармоник и соотнесения с работой конкретного оборудования или систем.

Всестороннее понимание гармонических искажений, их источников и последствий в сочетании с систематическими измерениями и анализом формирует основу для эффективного управления и стратегий смягчения последствий в электрических сетях. Решение проблем гармоник имеет важное значение для обеспечения надежности, эффективности и долговечности как энергосистем, так и поставляемого ими оборудования, что подчеркивает важность этой области исследований в области электротехники.

Описание математической модели

Математическая модель представлена как новый подход к обработке сигналов напряжения и тока, отражающий процедуру, используемую в реле, включая корректировку изменений частоты и количества выборок за цикл. Для проверки точности модели ее выходные данные были сравнены с выходными данными реального реле в лабораторных условиях [3]. Сигналы, представляющие однофазные неисправности, были получены, обработаны физическим реле, преобразованы в формат Comtrade для обмена данными о переходных процессах в энергосистемах, а затем введены в модель для анализа (рис. 1). Этот процесс, наряду с включением блоков, имитирующих физические компоненты, и инструментов для графического представления моделируемых сценариев, направлен на точное воспроизведение и анализ динамики работы цифровых ретрансляторов на базе связи в ненормальных условиях, используя Matlab для моделирования. Поведение модели можно отслеживать и сравнивать с реальным реле защиты с помощью анализатора энергии в Omicron, который может регистрировать сигналы напряжения и тока. Модель считывает записанные сигналы с помощью считывателя comtrade и предлагает анализ сигналов, как показано на рисунке 2.

Рисунок 1. Структура тестирования

Рисунок 2. Модель обработки сигналов тока/напряжения (DSP)

Модель была разработана в среде программирования Matlab Simulink, включающей элементы из библиотеки Sim-Power-Systems. Начальный шаг включает в себя получение сигналов тока и напряжения от соответствующих трансформаторов и применение к ним определенных функций. Цифровая обработка сигнала влечет за собой модификацию сигнала для улучшения характеристик реле, устранения высокочастотных составляющих и предотвращения наложения сигналов; это достигается с помощью аналоговых фильтров нижних частот с соответствующими частотами среза. Процесс также включает в себя выборку сигнала и квантование, преобразование непрерывного сигнала в дискретный формат. Быстрое преобразование Фурье (FFT - fast fourier transform) используется для идентификации основных и более высоких частот, присутствующих во входном сигнале [4,5].

Блок фильтра нижних частот

Блок фильтра нижних частот предназначен для индивидуальной фильтрации каждого канала входного сигнала в соответствии с конкретными конструктивными требованиями, как показано на рисунке 3 и описано в таблице 1. Всестороннее обсуждение описания и возможностей определения эквивалентных параметров подробно рассмотрено в ссылках [6,7].

Рисунок 3. Характеристики блока фильтра нижних частот

Таблица 1.

Параметры блока фильтров нижних частот

Выходной сигнал фильтра с конечной импульсной характеристикой (FIR) может быть описан уравнением:

где:

𝑥[𝑛] относится к сигналам тока или напряжения,

𝑦[𝑛] относится к фильтрующему сигналу,

𝑁 относится к порядку фильтрации,

 является ли значение импульсной характеристики на 𝑖 момент для 00 ≤ 𝑖 ≤ 𝑁 из одного 𝑁-фильтра четвертого порядка.

Выборка и удержание

Блок выборки и удержания активирует и обрабатывает входящий сигнал при получении триггерного события на своем порту запуска, поддерживая выходной сигнал до тех пор, пока не произойдет следующее триггерное событие. Сбор сигнала начинается, когда вход триггера переходит от отрицательного значения к положительному, и аналогично, сбор сигнала возобновляется, когда вход триггера переходит от положительного обратно к отрицательному.

Генератор импульсов

Блок генератора импульсов служит триггерным входом для блока выборки и удержания, генерируя прямоугольные импульсы с постоянными интервалами. Форма выходного сигнала определяется параметрами сигнала блока, включая амплитуду, длительность импульса, период и фазовую задержку.

Блок Фурье

Блок Фурье вычисляет амплитуду и фазу входного сигнала (ток и напряжение), а также общее гармоническое искажение. Он обеспечивает анализ составляющих сигнала в процентах от основного сигнала.

Важно отметить, что сигнал f(t) может быть представлен рядом Фурье:

где 𝑛 представляет ранг гармоник. (𝑛 = 1 соответствует основной составляющей.) Величина и фаза выбранной гармонической составляющей рассчитываются с помощью уравнений:

где

 – основная частота.

Система фазовой автоподстройки частоты (PLL)

Система фазовой автоподстройки частоты (PLL - phase-locked loop) предназначена для синхронизации синусоидального сигнала переменной частоты. Данная модель особенно полезна для определения частоты сигнала и фазового угла его основной составляющей, что позволяет отслеживать частоту и фазу синусоидального сигнала с помощью внутреннего генератора частоты. Система управления регулирует внутреннюю частоту для поддержания разности фаз на нулевом уровне, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Система фазовой автоподстройки частоты (PLL). (PID: пропорционально–интегрально–производный регулятор)

Модель исследует два сценария изменения частоты питания: один, при котором частота питания постепенно увеличивается с 50 Гц до 52 Гц, прежде чем вернуться к нормальной частоте через определенный период, как показано на рисунке 5. Это противопоставляет традиционный метод расчета изменений частоты предлагаемому подходу с использованием системы с замкнутым контуром. Предлагаемый метод включает отслеживание частоты и амплитуды входной волны с помощью генератора частоты. И наоборот, на рисунке 6 показано постепенное снижение частоты на 2 Гц до 48 Гц.

Рисунок 5. Измерения изменения частоты в диапазоне от 50 до 52 Гц

Рисунок 6. Измерения изменения частоты в диапазоне от 48 до 50 Гц

Таким образом, компоненты и методологии, необходимые для разработки и анализа математической модели направлены на улучшение обработки сигналов в электрических системах. От детального изучения фильтров нижних частот, механизмов выборки и удержания, генерации импульсов и анализа Фурье до применения системы фазовой автоподстройки частоты для синхронизации сигналов - каждый сегмент способствует всестороннему пониманию управления и улучшения работы энергосистемы. Изучение чувствительности модели к изменениям частоты питания демонстрирует потенциал этих подходов в реальных приложениях.

Проблемы релейной защиты с гармоническими искажениями

Наличие гармонических искажений в электрических сетях создает значительные проблемы для систем релейной защиты, влияя как на их точность, так и на надежность. Они могут отрицательно влиять на работу защитных реле, устройств, предназначенных для обнаружения и изоляции неисправностей путем контроля электрических параметров, таких как ток и напряжение. Когда параметры искажаются гармониками, функциональность систем релейной защиты может быть нарушена, что приводит к таким проблемам, как неверная работа, запоздалое реагирование на неисправности или даже полная неспособность их обнаружения.

Одним из основных воздействий гармоник на релейную защиту является снижение точности измерений. Защитные реле полагаются на точные показания электрических величин для принятия важных эксплуатационных решений. Гармоники вносят дополнительные компоненты в форму сигнала, что потенциально может привести к неправильной интерпретации реле нормальных условий эксплуатации как условий неисправности (ложное срабатывание) или к игнорированию фактических условий неисправности (отказ в срабатывании). Ошибочное толкование возникает из-за того, что многие защитные реле сконструированы для реагирования на определенные формы электрических сигналов, указывающих на неисправности. Гармонические искажения изменяют формы сигналов, затрудняя способность реле различать нормальные условия и неисправности.

Особые проблемы при обнаружении неисправностей при наличии гармоник включают маскирующий эффект на подлинные сигнатуры неисправностей и потенциальную возможность имитации условий. Например, высокий уровень содержания гармоник может скрывать внезапные изменения тока или напряжения, которые обычно указывают на неисправность, задерживая срабатывание реле или не позволяя ему среагировать. И наоборот, определенные гармонические паттерны могут напоминать те, которые вызваны определенными типами неисправностей, что приводит к ненужному срабатыванию автоматических выключателей при отсутствии реальной неисправности. Такая ситуация не только нарушает подачу питания, но и усложняет поиск дефектов и техническое обслуживание, поскольку операторы должны определить истинную причину срабатывания реле.

Соответствующее исследование под названием "Оценка влияния гармоник на цифровые реле" Кинана Ванноуса и Петра Томана, опубликованное в журнале Energies, исследует влияние гармонических искажений на цифровые реле защиты. Целью исследования является понимание причин неисправностей, таких как неправильные срабатывания или отказы в срабатывании реле защиты из-за гармонических искажений. В нем используются математические модели в Matlab Simulink для тестирования цифровых реле в условиях гармоник, сравнивая алгоритмы реле в ненормальных условиях с моделью, основанной на вводимых гармониках высокого значения. Исследование дает представление о том, как гармоники влияют на локализацию неисправностей в зонах дистанционной защиты, и исследует обработку сигналов при нарушениях качества электроэнергии с использованием Matlab Simulink [3].

Данное исследование подчеркивает сложности обеспечения надежной релейной защиты в средах, загрязненных гармониками, а также необходимость в усовершенствованных конструкциях реле, которые могут учитывать или компенсировать гармонические искажения, а также важность комплексного гармонического анализа и стратегий управления для смягчения воздействия гармоник на системы релейной защиты. Решение этих проблем необходимо для поддержания безопасности, надежности и эффективности электрических сетей в условиях растущего уровня гармоник в энергосистеме.

Конструктивные особенности релейной защиты с гармонической устойчивостью

Проектирование систем релейной защиты с гармонической устойчивостью требует комплексного подхода, который включает в себя выбор соответствующих компонентов, оптимизацию настроек системы, применение передовых методов для повышения чувствительности и избирательности при наличии гармоник. Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что система релейной защиты остается эффективной и надежной даже в средах со значительными гармоническими искажениями. В этом разделе описываются важнейшие критерии и стратегии, необходимые для достижения этой цели.

Критерии проектирования систем релейной защиты, обеспечивающих устойчивость к гармоническим искажениям

Допуск на гармонические помехи: системы релейной защиты должны проектироваться с компонентами, которые могут выдерживать присутствие гармоник без ухудшения производительности. Включает в себя выбор реле, которые могут точно интерпретировать электрические сигналы, даже если эти сигналы содержат гармонические составляющие.

Адаптивность: система должна быть способна адаптироваться к различным уровням гармонических искажений. Может включать динамическую настройку параметров защиты или использование адаптируемых алгоритмов защиты, которые могут различать условия неисправности и гармонические искажения.

Надежность и резервирование: обеспечение того, чтобы система могла продолжать эффективно работать при наличии гармоник, может потребовать включения резервных трактов для критически важных сигналов и использования надежных компонентов, которые менее чувствительны к гармоническим помехам.

Выбор и оптимизация реле и других компонентов с учетом гармонических условий

Фильтрация гармоник: использование фильтров гармоник, как пассивных, так и активных, может помочь смягчить воздействие гармоник на системы релейной защиты. Фильтры уменьшают содержание гармоник до того, как они достигают реле, тем самым упрощая сигнал, который реле должно анализировать.

Передовые релейные технологии: современные реле, оснащенные возможностями цифровой обработки сигналов (DSP), лучше подходят для сред с высоким уровнем гармоник. Реле могут применять сложные алгоритмы для различения гармонических искажений и реальных неисправностей.

Совместимость компонентов: обеспечение совместимости между всеми компонентами системы релейной защиты имеет решающее значение. Включает проверку того, что трансформаторы тока (CTS) и трансформаторы напряжения (VTS), используемые для измерения, могут точно воспроизводить сигналы с содержанием гармоник для анализа реле.

Методы повышения чувствительности и избирательности системы при наличии гармоник

Методы обработки сигналов: применение передовых методов обработки сигналов, таких как вейвлет-преобразования или анализ Фурье, позволяет реле разбирать электрические сигналы на их основные и гармонические составляющие. Данный анализ позволяет реле сосредоточиться на основных частотных компонентах для обнаружения неисправностей, игнорируя гармоники.

Адаптивные схемы защиты: внедрение адаптивных схем защиты позволяет системе релейной защиты динамически корректировать свои настройки на основе анализа содержания гармоник в энергосистеме в режиме реального времени. Такая адаптивность гарантирует, что система сохраняет оптимальную чувствительность к неисправностям, не будучи введенной в заблуждение гармоническими искажениями.

Искусственный интеллект и машинное обучение: интеграция алгоритмов искусственного интеллекта и машинного обучения в системы релейной защиты открывает многообещающие возможности для повышения их способности справляться с гармониками. Алгоритмы могут извлекать уроки из исторических данных, чтобы лучше различать явления, вызванные гармониками, и фактические условия неисправности, улучшая процесс принятия решений системой.

В заключение, проектирование релейной защиты с устойчивостью к гармоникам требует тщательного рассмотрения устойчивости системы к гармоникам, выбора соответствующих компонентов и технологий, а также применения передовых методов анализа сигналов и адаптации системы. Решая эти аспекты, инженеры могут гарантировать, что системы релейной защиты поддерживают высокий уровень точности, надежности и эффективности даже в сложных гармонических условиях.

Заключение

В заключение, в статье представлено углубленное исследование проблем и достижений в системах релейной защиты в условиях меняющегося ландшафта электрических сетей. Основное внимание уделяется устранению пагубных последствий гармонических искажений, которые становятся все более распространенными из-за широкого использования нелинейных нагрузок. Гармонические искажения представляют значительный риск для надежности и точности систем релейной защиты, приводя к потенциальным неисправностям, таким как ложное срабатывание или неспособность обнаружить фактические неисправности.

В исследовании представлен комплексный подход к смягчению этих последствий с помощью инновационных стратегий проектирования и оптимизации. Рассмотрена важность понимания происхождения гармоник, воздействий и необходимости систем, которые могут противостоять этим искажениям, сохраняя при этом эксплуатационную целостность. Предложенная математическая модель и методы обработки сигналов предлагают многообещающее решение для повышения устойчивости систем релейной защиты от гармоник.

В статье также подчеркивается важность непрерывных исследований и разработок в этой области для адаптации к сложностям современных электрических сетей. Интеграция передовых стратегий релейной защиты имеет решающее значение для обеспечения безопасности, надежности и эффективности систем распределения электроэнергии. Данная работа не только пополняет академическую и практическую базу знаний, но и закладывает основу для будущих инноваций в решении проблем, связанных с гармоническими искажениями в системах релейной защиты.

Список литературы:

1. Смородин Г. С. Назначение и организация работы релейной защиты / Г. С. Смородин В. С. Лысенко. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 29 (133). — С. 140-143.
2. Основы релейной защиты и автоматики в электроэнергетике: понятное объяснение и применение // Научные Статьи.Ру — портал для студентов и аспирантов. — Дата последнего обновления статьи: 15.11.2023. — URL https://nauchniestati.ru/spravka/relejnaya-zashhita-i-avtomatika-v-elektroenergetike/
3. Кинан Ванноус, Перт Томан. Оценка влияния гармоник на цифровые реле. / Факультет электроэнергетики, Брненский технологический университет, Technicka 12, 61600 Брно, Чешская Республика. // Energies 2018, 11(4), 893; https://doi.org/10.3390/en11040893
4. Цис Т.В., Кунсман С.А., Апостолов А., Бойл Дж.Р., Кэрролл П., Харт Д., Джонсон Г., Коби Г., Нагпал М., Нарендра К., и др. Защитная ретрансляция и качество электропитания; Отчет рабочей группы КРОУ IEEE; IEEE: Piscataway, Нью-Джерси, США, 2003; стр. 1-65.
5. Питкевич А., Мелли С. Технический документ по гармоническим фильтрам; White Paper; в области качества электроэнергии; Springer: Дордрехт, Нидерланды, 2008.
6. Кумар Б. Проектирование гармонических фильтров для применения в возобновляемых источниках энергии. Магистерская диссертация, Готландский университет, Висбю, Швеция, 2011.
7. Алкандари А., Солиман С. Измерение номинального напряжения энергосистемы, частоты и параметров мерцания напряжения. Int. J. Electr. Power Energy System. 2009, 31, 295-301.