RU2739373C1 - Способ бесперебойного электропитания потребителей - Google Patents
Способ бесперебойного электропитания потребителей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739373C1 RU2739373C1 RU2020123283A RU2020123283A RU2739373C1 RU 2739373 C1 RU2739373 C1 RU 2739373C1 RU 2020123283 A RU2020123283 A RU 2020123283A RU 2020123283 A RU2020123283 A RU 2020123283A RU 2739373 C1 RU2739373 C1 RU 2739373C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wavelet
- power supply
- network
- function
- consumers
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 4
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008774 maternal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
Использование: в области электроэнергетики, при реализации электроснабжения объектов с автоматизированными системами управления. Технический результат - повышение эффективности защиты потребителей от кибератак с сохранением высокого качества их защиты от повреждений в сети электроснабжения. Согласно способу у потребителей устанавливают устройства РЗ, которые реагируют на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров, в сети электроснабжения непрерывно измеряют рабочие электрические параметры и анализируют переходные процессы по их вейвлет-преобразованию, а в случае возникновения повреждений в сети пуск устройств РЗ и аварийное отключение соответствующих потребителей осуществляют при выходе значений вейвлет-функции за заданные пределы. Анализ переходных процессов в сети электроснабжения осуществляют по непрерывному вейвлет-преобразованию Морле, при этом при возникновении в сети несинусоидальных режимов и искажений формы синусоиды тока вследствие действия систем управления напряжения, а также при появлении сигналов, сформированных злоумышленником, фиксируют значение вейвлет-функции ниже заданного порогового и предотвращают формирование сигналов на отключение от устройств РЗ, а при возникновении в сети повреждений фиксируют всплеск вейвлет-преобразования, после которого разрешают формирование сигналов на отключение от устройств РЗ, причем начало аварийной ситуации определяют одновременно для всех устройств РЗ по минимальному времени достижения максимума функции вейвлет-преобразования для каждой фазы тока и напряжения при превышении заданного порогового значения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для использования при реализации электроснабжения объектов с автоматизированными системами управления.
Известен способ бесперебойного электропитания потребителей электроэнергетической системы, предусматривающий, помимо измерения абсолютных значений напряжения и тока, их динамический анализ и сравнение измеренных значений, т.е. более полный контроль энергорежима на защищаемом потребителе, позволяющий с помощью передаваемых по каналу связи результатов анализа к логическому органу уменьшить количество ложных срабатываний релейной защиты (РЗ) (RU 162321 U1, Н02Н 3/40, 10.06.2016).
Недостаток такого способа связан с несовершенством используемого динамического анализа переходных процессов и, как следствие, с возможными ошибками в работе логического органа.
Наиболее близким к предложенному является представленный в заявке CN 107482596 A, G01R 19/175, 15.02.2017 способ бесперебойного электропитания потребителей с использованием интеллектуальной сети электроснабжения, заключающийся в том, что у потребителей устанавливают устройства РЗ, реагирующие на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров, в сети электроснабжения непрерывно измеряют рабочие электрические параметры и анализируют переходные процессы по их вейвлет-преобразованию, а в случае возникновения повреждений в сети пуск устройств РЗ и аварийное отключение соответствующих потребителей осуществляют при выходе значений вейвлет-функции за заданные пределы.
Недостатком указанного способа является возникновение ошибок в обеспечении селективности устройств РЗ.
Задачей изобретения является бесперебойное питание потребителей.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты потребителей от кибератак с сохранением высокого качества их защиты от повреждений в сети электроснабжения.
Это достигается тем, что в известном способе бесперебойного электропитания потребителей, заключающемся в том, что у потребителей устанавливают устройства РЗ, которые реагируют на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров, в сети электроснабжения непрерывно измеряют рабочие электрические параметры и анализируют переходные процессы по их вейвлет-преобразованию, а в случае возникновения повреждений в сети пуск устройств РЗ и аварийное отключение соответствующих потребителей осуществляют при выходе значений вейвлет-функции за заданные пределы, - анализ переходных процессов в сети электроснабжения осуществляют по непрерывному вейвлет-преобразованию Морле, при этом при возникновении в сети несинусоидальных режимов и искажений формы синусоиды тока вследствие действия систем управления напряжения, а также при появлении сигналов, сформированных злоумышленником, фиксируют значение вейвлет-функции ниже заданного порогового и предотвращают формирование сигналов на отключение от устройств РЗ, а при возникновении в сети повреждений фиксируют всплеск вейвлет-преобразования, после которого разрешают формирование сигналов на отключение от устройств РЗ, причем начало аварийной ситуации определяют одновременно для всех устройств РЗ по минимальному времени достижения максимума функции вейвлет-преобразования для каждой фазы тока и напряжения при превышении заданного порогового значения.
Дополнительно непрерывное вейвлет-преобразование осуществляют в соответствии с выражением:
где 
- комплексно сопряженная функция материнского вейвлета;
τ - параметр сдвига;
s - параметр масштаба,
при этом материнский вейвлет Морле определяют как
где fц - центральная частота вейвлета;
fп - ширина полосы пропускания,
а в качестве анализируемой функции используют функцию модуля коэффициентов комплексного вейвлет-преобразования:
Кроме того, для определения модуля коэффициентов вейвлет-преобразования Морле формируют буфер мгновенных значений тока и напряжения во временном окне от 1 до 3 мс.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена архитектура комплекса релейной защиты и автоматики (РЗА) цифровой подстанции, поясняющая заявляемый способ, на фиг. 2,а приведены осциллограммы напряжений на шинах низкого напряжения при несинусоидальном режиме, на фиг. 2,б - определение максимума модуля коэффициентов вейвлет-преобразования для данного режима. На фиг. 3,а изображены осциллограммы напряжений на шинах высокого напряжения при междуфазном КЗ, а на фиг. 3,б - определение максимума модуля коэффициентов вейвлет-преобразования измеренных значений напряжений при рассматриваемом междуфазном КЗ. На фиг. 4,а представлены осциллограммы токов, протекающих по линии электропередач также при междуфазном КЗ, а на фиг. 4,б - определение максимума модуля коэффициентов вейвлет-преобразования токов при данном КЗ.
Схема архитектуры комплекса РЗА цифровой подстанции содержит измерительные органы 1, терминалы РЗА 2, сервер сбора данных 3, автоматизированное рабочее место 4 и маршрутизатор 5, образующие локальную вычислительную сеть, коммуникационную шину процесса 6, соединяющую измерительные органы 1 и терминалы РЗА 2, коммуникационную шину станции 7, соединяющую терминалы РЗА 2, сервер сбора данных 3, автоматизированное рабочее место 4 и маршрутизатор 5, удаленный центр управления 8, подключенный к локальной вычислительной сети подстанции посредством цифровых каналов связи.
Предложенный способ реализуют следующим образом.
Измерительными органами 1 измеряют рабочие электрические параметры в сети электроснабжения, определяют искажение формы синусоидального тока и напряжения на основании вейвлет-преобразования, сравнивают значения вейвлет-преобразования с пороговым значением. При значениях вейвлет-преобразований ниже пороговых значений свидетельствуют о протекании нормального режима работы энергосистемы и блокируют сигналы на отключение от терминалов РЗА 2. При превышении вейвлет-преобразованием порогового значения в электроэнергетической сети определяют аварийный режим и деблокируют сигналы от терминалов РЗА 2. Сервером сбора данных 3 собирают и хранят информацию о функционировании измерительных органов 1 и терминалов РЗА 2 для ее отображения на автоматизированном рабочем месте 4 и передачи в удаленный центр управления 8 по цифровому каналу связи посредством маршрутизаторов 5. Коммуникационную шину процесса 6 используют для обмена данными между измерительными органами 1 и терминалами РЗА 2. Коммуникационную шину станции 7 используют для обмена данными между терминалами РЗА 2, сервером сбора данных 3, автоматизированным рабочим местом 4 и маршрутизатором 5.
В качестве материнского вейвлета используют вейвлет Морле, позволяющий проводить качественный анализ переходного процесса и определять с заданной точностью момент возникновения аварийной ситуации.
Непрерывное вейвлет-преобразование осуществляют в соответствии с выражением:
где 
- комплексно сопряженная функция материнского вейвлета;
τ - параметр сдвига;
s - параметр масштаба.
Материнский вейвлет Морле определяют как
где fц - центральная частота вейвлета;
fп - ширина полосы пропускания.
В качестве анализируемой функции используют функцию модуля коэффициентов комплексного вейвлет-преобразования:
Для определения модуля коэффициентов вейвлет-преобразования Морле формируют буфер мгновенных значений тока и напряжения во временном окне от 1 до 3 мс.
Алгоритм выбора начала аварийной ситуации заключается в определении минимального времени достижения максимума функции вейвлет-преобразования для каждой фазы тока и напряжения |с| при превышении определенного порога (уставки) срабатывания. Фиксация момента возникновения аварийной ситуации происходит в каждом измерительном органе 1 одновременно.
Экспериментально установлено, что применение вейвлет-преобразования для выявления аварийного режима на примере подстанции 500/110/10 кВ для различных видов возмущений: коротких замыканий, набросов мощности, отключений линий, несинусоидальных режимов - обеспечивает бесперебойное питание потребителей и повышение эффективности защиты потребителей от кибератак. Для моделирования вышеперечисленных возмущений использовался программно-аппаратный комплекс моделирования энергосистем в реальном времени RTDS. Шаг расчета модели имел фиксированное значение 50 мкс.
При возникновении несинусоидальных режимов вследствие действия систем управления напряжением может происходить искажение формы синусоиды тока (фиг. 2, а), Момент изменения формы измеряемого сигнала однозначно определяется по результатам вычисления функции вейвлет-преобразования (фиг. 2, б). Периодический характер изменения функции вейвлет-преобразования и небольшое значение вейвлет-функции свидетельствуют об отсутствии требований для срабатывания пускового органа, вследствие чего осуществляется блокирование сигналов на отключение от РЗ. При возникновении короткого замыкания (фиг. 3, а и фиг. 4, а) происходит всплеск вейвлет-преобразования (фиг. 3, б и фиг 4, б), по факту которого срабатывает пусковой орган и происходит деблокирование сигналов от терминалов РЗ.
Использование предложенного способа обеспечивает повышенную эффективность защиты потребителей от кибератак с сохранением высокого качества их защиты от повреждений в сети электроснабжения.
Claims (13)
1. Способ бесперебойного электропитания потребителей, заключающийся в том, что у потребителей устанавливают устройства РЗ, которые реагируют на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров, в сети электроснабжения непрерывно измеряют рабочие электрические параметры и анализируют переходные процессы по их вейвлет-преобразованию, а в случае возникновения повреждений в сети пуск устройств РЗ и аварийное отключение соответствующих потребителей осуществляют при выходе значений вейвлет-функции за заданные пределы, отличающийся тем, что анализ переходных процессов в сети электроснабжения осуществляют по непрерывному вейвлет-преобразованию Морле, при этом при возникновении в сети несинусоидальных режимов и искажений формы синусоиды тока вследствие действия систем управления напряжения, а также при появлении сигналов, сформированных злоумышленником, фиксируют значение вейвлет-функции ниже заданного порогового и предотвращают формирование сигналов на отключение от устройств РЗ, а при возникновении в сети повреждений фиксируют всплеск вейвлет-преобразования, после которого разрешают формирование сигналов на отключение от устройств РЗ, причем начало аварийной ситуации определяют одновременно для всех устройств РЗ по минимальному времени достижения максимума функции вейвлет-преобразования для каждой фазы тока и напряжения при превышении заданного порогового значения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что непрерывное вейвлет-преобразование осуществляют в соответствии с выражением
где 
- комплексно сопряженная функция материнского вейвлета;
τ - параметр сдвига;
s - параметр масштаба,
при этом материнский вейвлет Морле определяют как
где fц - центральная частота вейвлета;
fп - ширина полосы пропускания,
а в качестве анализируемой функции используют функцию модуля коэффициентов комплексного вейвлет-преобразования
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для определения модуля коэффициентов вейвлет-преобразования Морле формируют буфер мгновенных значений тока и напряжения во временном окне от 1 до 3 мс.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123283A RU2739373C1 (ru) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Способ бесперебойного электропитания потребителей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123283A RU2739373C1 (ru) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Способ бесперебойного электропитания потребителей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2739373C1 true RU2739373C1 (ru) | 2020-12-23 |
Family
ID=74062958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020123283A RU2739373C1 (ru) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Способ бесперебойного электропитания потребителей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2739373C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2851677C1 (ru) * | 2025-07-25 | 2025-11-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Способ сохранения работоспособности релейной защиты и противоаварийной автоматики в условиях воздействия кибератаки и система для его осуществления |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2212747C2 (ru) * | 2001-07-26 | 2003-09-20 | Гусельников Александр Викторович | Система бесперебойного электропитания |
| RU2215355C1 (ru) * | 2002-11-22 | 2003-10-27 | Бахарев Владислав Сергеевич | Установка бесперебойного электроснабжения железнодорожной автоматики |
| RU101280U1 (ru) * | 2010-07-14 | 2011-01-10 | Сергей Петрович Сергеев | Совмещенная питающая установка бесперебойного электроснабжения (спу) |
| RU162321U1 (ru) * | 2015-10-27 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" | Система терминалов релейной защиты |
| CN107482596A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-12-15 | 清华大学 | 故障启动方法、系统及高压输电线路继电保护系统 |
-
2020
- 2020-07-14 RU RU2020123283A patent/RU2739373C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2212747C2 (ru) * | 2001-07-26 | 2003-09-20 | Гусельников Александр Викторович | Система бесперебойного электропитания |
| RU2215355C1 (ru) * | 2002-11-22 | 2003-10-27 | Бахарев Владислав Сергеевич | Установка бесперебойного электроснабжения железнодорожной автоматики |
| RU101280U1 (ru) * | 2010-07-14 | 2011-01-10 | Сергей Петрович Сергеев | Совмещенная питающая установка бесперебойного электроснабжения (спу) |
| RU162321U1 (ru) * | 2015-10-27 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" | Система терминалов релейной защиты |
| CN107482596A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-12-15 | 清华大学 | 故障启动方法、系统及高压输电线路继电保护系统 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2851677C1 (ru) * | 2025-07-25 | 2025-11-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Способ сохранения работоспособности релейной защиты и противоаварийной автоматики в условиях воздействия кибератаки и система для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Borghetti et al. | Integrated use of time-frequency wavelet decompositions for fault location in distribution networks: Theory and experimental validation | |
| Abu-Elanien et al. | A non-communication based protection algorithm for multi-terminal HVDC grids | |
| US11143686B2 (en) | Method for detecting power distribution network early failure | |
| CN105629030B (zh) | 用于检测异常事件并且捕获相关联的波形的设备和方法 | |
| WO2008057221A2 (en) | Cable fault detection | |
| JP2021512377A (ja) | 配電網の早期故障の検出方法 | |
| CN105743072A (zh) | 电动车组高压电气回路保护系统 | |
| JP2022049007A (ja) | １つ以上の伝送線路におけるソースインピーダンスを推定するための方法および装置 | |
| Srivastava et al. | Simulation models for different power system faults | |
| Yu et al. | A pilot protection scheme of DC lines for MMC-HVDC grid using random matrix | |
| Banafer et al. | Traveling wave-based primary protection and fault localization scheme for MTDC grid considering IEC 61869-9 measurement standard | |
| CN108535634A (zh) | 一种适用于半波长输电线路保护装置的试验方法及系统 | |
| CN105954615A (zh) | 一种变压器短路后的状态评估方法及评估系统 | |
| CN114924161A (zh) | 配电系统绝缘态势分析方法及系统 | |
| CN112630638B (zh) | 一种断路器瓷套闪络辨识方法和系统 | |
| Dora et al. | Intelligence Control Based Fault Detection in Transmission Lines | |
| US11921170B2 (en) | Protection of low-voltage distribution networks | |
| JP2011244593A (ja) | 事故様相判定装置 | |
| CN109387724B (zh) | 基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法 | |
| CN111157917A (zh) | 小电流接地选线系统、装置及接地故障定位方法 | |
| CN111239646A (zh) | 有载分接开关级间短路故障预警方法、装置及存储介质 | |
| CN112649694B (zh) | 一种小电流接地系统单相接地故障的判定方法 | |
| CN111697689A (zh) | 一种供电设备隐性故障监测方法和系统 | |
| CN106972522A (zh) | 接地极引线过电压幅值及振荡频率的估算方法及系统 | |
| CN117977507A (zh) | 一种基于时域特征的有源配电网纵联保护方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |