Исследование системы бесконтактного контроля функционирования воздушных линий в условиях низкого качества электроэнергии
Автор: Брамм А.М., Хальясмаа А.И., Сарапулов С.Ф., Метельков В.П.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электроэнергетика
Статья в выпуске: 1 т.26, 2026 года.
Бесплатный доступ
В работе исследована работоспособность системы бесконтактного контроля функционирования воздушных линий среднего напряжения, предназначенной для детектирования однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) по сигналам электромагнитного поля линии. Система включает два независимых измерительных канала: бесконтактные индуктивные датчики (регистрация магнитной составляющей поля) и бесконтактные емкостные датчики (регистрация электрической составляющей поля), а также программный алгоритм, выделяющий момент изменения режима по изменению энергии основной гармоники в сигналах датчиков. Экспериментальная проверка выполнена на лабораторной установке, моделирующей трехфазную воздушную линию с изолированной нейтралью. Показано, что ухудшение качества электроэнергии (рост THD по токам с 2,6-3,0 до 8,6-10,7 %) сопровождается резким снижением доли мощности 50 Гц в сигналах датчиков (с ~ 35 до ~ 0,45 %), что приводит к уменьшению числа срабатывающих датчиков и увеличению временной ошибки детекции. Вместе с тем в части опытов при низком качестве электроэнергии система сохраняет корректную детекцию моментов возникновения и отключения ОЗЗ, что подтверждает принципиальную применимость бесконтактного мониторинга в условиях нестационарной и несинусоидальной электрической среды и задает направления дальнейшего повышения устойчивости алгоритмов обработки.
Бесконтактный контроль, воздушные линии электропередачи, озз, качество электрической энергии, бесконтактные датчики электромагнитного поля
Короткий адрес: https://sciup.org/147254109
IDR: 147254109 | УДК: 621.315 | DOI: 10.14529/power260103
Study on a system for contactless control of overhead lines under conditions of low power quality
This paper analyzes the performance of a contactless control system for medium-voltage overhead lines, designed to detect single-phase ground faults (SGFs) by analyzing electromagnetic field signals from the line. The system comprises two independent measurement channels: contactless inductive sensors (recording the magnetic component of the field), contactless capacitive sensors (recording the electric component of the field), and a software algorithm that detects the moment of mode change by the change in the energy of the fundamental harmonic in the sensor signals. Experimental verification is performed on a laboratory setup simulating a three-phase overhead line with an isolated neutral. The deterioration in power quality (an increase in current THD from 2.6-3.0 % to 8.6-10.7 %) is accompanied by a sharp decrease in 50 Hz power in the sensor signals (from ~ 35 % to ~ 0.45 %), which leads to a decrease in the number of sensors triggered and an increase in the detection time error. At the same time, in some experiments under low power quality conditions, the system maintains correct detection of the fault inception and clearing instants, confirming the feasibility the fundamental applicability of contactless monitoring in non-stationary and non-sinusoidal electrical environments and sets the direction for further improving the robustness of processing algorithms.
