The purpose of the study is to develop the architecture and working algorithm of intelligent relay protection of an electrical network with an isolated neutral. “Intellectualization” of relay protection is necessary to increase its sensitivity and reliability. This problem is relevant due to the accident rate of overhead power lines and incorrect operation of traditional relays. This is due to the fact that the set point is not adjusted according to the deviation of the line parameters with changing environmental and load conditions. The purpose of the study is achieved by solving the following problems: the concept of supplementing an electronic relay with a mechanism for correcting the operation set point is proposed. The use of the digital shadow of the electrical network is substantiated. The digital shadow interrogates the sensor system. The advantage of using a digital shadow as part of relay protection has been proven. This allows emulating faults and estimating currents to correct the setpoint. The most significant result of the study is an example of the implementation of intelligent relay protection using a digital shadow in the form of an artificial neural network. The application of a neural network for approximating the current function of a two-phase short circuit is demonstrated. The significance of the results lies in the improvement of the sensitivity and selectivity of current protection due to the digital shadow for working out emergency modes. The convenience of operating and reproducing a digital shadow in the form of a neural network is noted.

Scopul studiului este de a elabora arhitectura și algoritmul de lucru al unui sistem inteligent de protecție cu relee ale rețelei electrice cu neutru izolat. „Intelectualizarea” protecției cu relee este necesară pentru a crește sensibilitatea și fiabilitatea acesteia. Această problemă este relevantă din cauza ratei de accidentare a liniilor electrice aeriene și a funcționării incorecte a releelor tradiționale. Acest lucru se întâmplă din cauza incapacității de a regla curentul de setare a releului în conformitate cu abaterea parametrilor primari ai liniei de alimentare atunci când se schimbă condițiile de mediu și puterea transmisă. Scopul studiului se realizează prin rezolvarea următoarelor probleme: se propune conceptul de conceptul de completare a protecției clasice de curent, realizată pe baza unui releu electronic, cu un mecanism de corectare adaptivă a punctului de referință de declanșare. Este fundamentată utilizarea umbrei digitale a rețelei electrice. Umbra digitală interoghează sistemul de senzori. Avantajul utilizării unei umbre digitale ca parte a protecției releului a fost dovedit. Acest lucru permite emularea defecțiunilor și estimarea curenților pentru a corecta valoarea de referință. Cel mai semnificativ rezultat al studiului este un exemplu de implementare a protecției releului inteligent folosind o umbră digitală sub forma unei rețele neuronale artificiale. Este demonstrată aplicarea unei rețele neuronale pentru aproximarea funcției curente a unui scurtcircuit bifazat. Semnificația rezultatelor constă în îmbunătățirea sensibilității și selectivității protecției curentului datorită umbrei digitale pentru elaborarea modurilor de urgență. Se remarcă comoditatea operațiunii și reproducerii unei umbre digitale sub forma unei rețele neuronale.

Цель исследования заключается в разработке архитектуры и алгоритма функционирования интеллектуальной системы релейной защиты электрической сети с изолированной нейтралью. Важность «интеллектуализации» релейной защиты объясняется необходимостью повышения её чувствительности и надёжности срабатывания. Данная проблема не теряет свою актуальность ввиду высокой аварийности воздушных линий электропередачи и частых случаев некорректной работы релейной защиты традиционной конфигурации. Это происходит ввиду отсутствия возможности настройки тока уставки реле в соответствии с отклонением первичных параметров линии электропередачи при изменении условий окружающей среды и передаваемой мощности. Поставленная цель исследования достигается решением следующих задач: в статье предложена концепция дополнения классической токовой защиты, выполненной на основе электронного реле, механизмом адаптивной коррекции уставки срабатывания. Для реализации данного механизма обосновано применение цифровой тени электрической сети, «следующей» за ней исходя из результатов опроса распределённой системы датчиков. Доказано преимущество использования цифровой тени в составе структуры релейной защиты, что позволяет эмулировать любые виды переходных процессов с учётом текущих параметров сети и оценивать токи короткого замыкания для отстройки срабатывания реле. Наиболее существенным результатом исследования является пример технической реализации интеллектуальной системы релейной защиты, использующей цифровую тень электрической сети в виде искусственной нейронной сети. При помощи нейросимулятора продемонстрированы все этапы применения нейронной сети: выбор количества нейронов в скрытом слое персептрона, подготовка данных для обучения, процесс обучения нейронной сети и её тренировки с целью аппроксимации многомерной функции тока двухфазного короткого замыкания. Значимость полученных результатов заключается в возможности существенного улучшения чувствительности и обеспечения селективности токовой защиты электрической сети посредством применения цифровой тени для отработки аварийных режимов. Отмечается удобство оперирования цифровой тенью и лёгкость её воспроизведения при реализации виде нейросети.