ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ АВАРИЙНЫХ ОСЦИЛЛОГРАММ

COMPETENCE APPROACH IN TRAINING PERSONNEL OF ENTERPRISES

Gilmanov Amir Rushanovich

Student, Department of Relay Protection and Automation of Electric Power Systems, Kazan State Power Engineering University,

Russia, Kazan

Petrova Tatiana Ivanovna

Scientific supervisor, candidate of Technical in Economics, associate professor, Kazan State Power Engineering University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается метод повышения надежности функционирования устройств релейной защиты (РЗ) путем цифровой обработки аварийных осциллограмм. Анализируются основные причины ложных срабатываний и отказов защиты, связанные с зашумленностью входных сигналов и переходными процессами. Предлагается использование алгоритмов цифровой фильтрации (дискретное преобразование Фурье, вейвлет-преобразование) для выделения информативных параметров аварийного режима. Обосновывается, что применение цифровой обработки осциллограмм позволяет повысить помехоустойчивость, сократить время анализа аварийных событий и улучшить селективность релейной защиты.

ABSTRACT

The article discusses a method for improving the reliability of relay protection devices through digital processing of emergency oscillograms. The main causes of false trips and protection failures associated with noise of input signals and transient processes are analyzed. The use of digital filtering algorithms (discrete Fourier transform, wavelet transform) for extracting informative parameters of the emergency mode is proposed. It is substantiated that the use of digital processing of oscillograms improves noise immunity, reduces the time of emergency event analysis and improves the selectivity of relay protection.

Ключевые слова: релейная защита, надежность, аварийные осциллограммы, цифровая обработка сигналов, помехоустойчивость, вейвлет-преобразование, дискретное преобразование Фурье.

Keywords: relay protection, reliability, emergency oscillograms, digital signal processing, noise immunity, wavelet transform, discrete Fourier transform.

Современные микропроцессорные терминалы релейной защиты фиксируют аварийные осциллограммы с высокой частотой дискретизации (до нескольких килогерц). Однако наличие высокочастотных помех, переходных составляющих и насыщения трансформаторов тока может приводить к искажению первичных сигналов, что снижает надежность работы защит. Традиционные методы, основанные на анализе среднеквадратичных значений тока или напряжения, не всегда позволяют корректно идентифицировать вид повреждения, особенно при близких коротких замыканиях или качаниях. Поэтому цифровая обработка зарегистрированных осциллограмм становится необходимым инструментом для повышения достоверности принятия решений. Одним из эффективных подходов является применение дискретного преобразования Фурье (ДПФ), позволяющего разложить сигнал на гармонические составляющие. Выделение первой гармоники и подавление высших гармоник и апериодической составляющей существенно улучшает качество входных сигналов для органов РЗ. Более современным методом выступает вейвлет-преобразование, которое обеспечивает адаптивную частотно-временную локализацию особенностей сигнала. Это особенно важно для обнаружения высокочастотных переходных процессов в момент возникновения дугового замыкания или обрыва провода. Исследования показывают, что вейвлет-фильтрация позволяет сократить время переходного процесса в измерительных органах в 1,5-2 раза по сравнению с классическими алгоритмами.

Кроме фильтрации, цифровая обработка осциллограмм включает в себя алгоритмы распознавания типов аварий. Например, по форме огибающей тока можно отличить металлическое короткое замыкание от замыкания через переходное сопротивление. Анализ фазовых соотношений между токами и напряжениями на предаварийном участке осциллограммы позволяет выявить направление мощности короткого замыкания с погрешностью не более 1-2 электрических градусов. Это повышает селективность направленных защит и предотвращает ложные срабатывания при внешних повреждениях.

Дополнительным преимуществом является возможность автоматизированного послеаварийного анализа. Цифровая осциллограмма, обработанная с помощью специализированного программного обеспечения, позволяет персоналу подстанции оперативно локализовать поврежденный элемент, оценить поведение защит и выявить причины неправильных действий. Создание баз аварийных осциллограмм с применением методов машинного обучения открывает перспективы для предиктивной диагностики устройств РЗ: по характерным искажениям в записи можно прогнозировать отказ измерительного трансформатора или терминала.

Таким образом, внедрение алгоритмов цифровой обработки аварийных осциллограмм в микропроцессорных терминалах РЗ и в системах мониторинга аварийных событий позволяет повысить надежность релейной защиты за счет улучшения помехоустойчивости, точности и быстродействия. Рекомендуется дальнейшее развитие методов вейвлет-анализа и применение нейросетевых классификаторов для распознавания сложных аварийных режимов. Практическая реализация этих методов не требует полной замены существующего оборудования, а может быть выполнена на этапе постобработки осциллограмм или путем модернизации программного обеспечения терминалов.

Список литературы:

1. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007. — 376 с.
2. Ляхомский А.В., Петрухин В.В. Обработка сигналов в релейной защите на основе вейвлет-преобразований // Электричество. — 2019. — № 8. — С. 23–31.
3. Овчаренко Н.И. Автоматика энергосистем: учебник для вузов. М.: Издательство МЭИ, 2018. — 496 с.
4. Федоров Д.А. Методы анализа аварийных происшествий по осциллограммам: выпускная квалификационная работа магистра: 13.04.02 / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург, 2025. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://elib.spbstu.ru/dl/3/2025/vr/vr25-3618.pdf (дата обращения 05.05.2026).