Имитационное моделирование воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ для исследования алгоритмов определения места возникновения однофазных замыканий на землю

Состояние вопроса. В рамках развития методов и средств защиты от однофазных замыканий на землю в сетях 6–10 кВ актуальным является разработка методов имитационного моделирования данных сетей и их компонентов. Значимым направлением в этой области является совершенствование датчиков, устанавливаемых непосредственно на проводах и опорах линии электропередачи и находящихся в условиях воздействующего на них электромагнитного поля, которое динамично изменяется как во времени, так и в пространстве, особенно во время аварийных режимов, включая однофазные замыкания на землю. Использование современных программных комплексов открывает перспективы комплексного моделирования распределения электромагнитного поля в месте расположения измерительных преобразователей в условиях изменяющейся электромагнитной обстановки. Указанное определяет актуальность цели нашего исследования – разработку метода имитационного моделирования воздушной линии электропередачи напряжением 6–10 кВ, модель которой предназначена для исследования существующих и создания новых алгоритмов и устройств определения места возникновения однофазных замыканий на землю. Методы и материалы. Для решения поставленных задач использованы методы имитационного моделирования воздушных линий электропередачи и соответствующих им сетей среднего напряжения в программных комплексах PSCAD и COMSOL Multiphysics. Результаты. Сформулирована общая концепция построения имитационной модели сети 6–10 кВ и модели воздушной ЛЭП. Выбраны геометрические параметры участка модели воздушной ЛЭП, предназначенного для моделирования электромагнитных переходных процессов с учетом частотной зависимости продольных параметров (индуктивностей и активных сопротивлений). Верифицирован предложенный вариант модели воздушной ЛЭП, даны рекомендации по их применению. Выводы. Разработанная «индуктивная» составляющая предложенной модели воздушной ЛЭП позволяет обеспечить высокую точность расчета составляющих переходного процесса токов и напряжений при однофазных замыканиях на землю, что позволяет использовать полученную модель для разработки и исследования алгоритмов локации однофазных замыканий на землю. Разработанный подход к моделированию воздушной ЛЭП представляет интерес для дальнейшего исследования, так как позволяет в перспективе вычислять составляющие электрического поля, наблюдаемые при однофазных замыканиях на землю.