Распределительные сети с изолированной нейтралью – это сети, связанные с землей через емкость. Таким образом, значение тока замыкания на землю очень мало по сравнению с другими режимами заземления, что в свою очередь позитивно сказывается на оборудовании в виде минимальных разрушений. Одновременно появляется возможность работы системы электроснабжения в данном режиме в течение времени, определенном согласно [1]. Это является существенным преимуществом, поэтому сети с данным режимом работы нейтрали существуют, и их количество превалирует по отношению к сетям других классов высокого напряжения. Поскольку сети с изолированной нейтралью обладают сложными переходными процессами и высокой вероятностью перенапряжений, то они являются потенциально опасными как для электротехнического оборудования, так и для персонала, их обслуживающего.
Одновременно электрические сети рассматриваемого класса напряжения являются источником питания для населения в подавляющем большинстве случаев. Таким образом, на надежность функционирования электрических сетей в современных условиях оказывают существенное влияние не только технические и экономические аспекты, но и социальный.
Следовательно, проблема повышения эффективности функционирования всех видов релейной защиты в сетях рассматриваемого класса напряжения не теряет своей актуальности, а в дальнейшем значение ее будет только усиливаться.
Перспективным методикам и техническим средствам решения вышеобозначенной проблемы посвящено значительное количество публикаций как в зарубежной, так и в отечественной периодической литературе. Далее приведен краткий обзор публикаций и патентное исследование по проблеме исследования.
Литературный анализ зарубежных публикаций раскрыл основные направления проводимых исследований. Так, в [2] представлен разработанный алгоритм идентификации типа замыкания для цифровых дистанционных систем защиты на основе нечеткой логики. Предложенная методика позволяет с достаточной точностью определить фазу с повреждением из всех рассмотренных десяти типов шунтирующих замыканий, которые могут возникнуть в линии электропередачи при различных значениях сопротивлений замыкания и коэффициентах загрузки линий. Предлагаемая методика использует в своей основе только результаты трех измерений значений линейных токов. Данные измерения не представляют сложности, поскольку в настоящее время имеется возможность осуществления данных измерений в любом месте установки релейной защиты. И как результат – возможно решение задачи классификации замыкания в течение полупериода. В качестве положительного аспекта предложенной методики возможно выделить реализацию в схеме цифровой дистанционной защиты в качестве начального этапа ранней диагностики повреждения. В роли ограничения рассматриваемой методики выступает сложность выявления замыканий при работе линии на холостом ходу или при малых загрузках. В продолжение данного направления исследований в [3] Дж. Хил также раскрывает необходимость улучшения релейной защиты за счет внедрения микропроцессорных устройств, которые обеспечивают значительные преимущества для повышения безопасности, контроля, защиты и управления. В [4] раскрываются позитивные экономические аспекты при модернизации систем и оборудования релейной защиты электростанций, которые становятся одним из главных направлений для многих исследований, поскольку повышение конкурентной способности энергосистем возможно на основе снижения стоимости электроэнергии, продления срока эксплуатации и стремления к более эффективной производительности. Для осуществления продления срока эксплуатации, например, необходимы программы оценки текущего состояния электрооборудования, которые, в свою очередь, могут осуществляться с помощью современных цифровых терминалов релейной защиты и автоматики. Соответственно проявляется необходимость в модернизации существующих схем защиты с цифровыми системами. Эти защиты могут быть представлены как дополнение дискретных составляющих традиционных реле. Традиционные электромеханические реле, безусловно, являются основой существующей релейной защиты. Однако, учитывая развитие цифровых технологий на текущем этапе, предлагается к использованию несколько уникальных преимуществ, состоящих в более полной защите электрических машин, возможности диагностики для повышения производительности и своевременного технического обслуживания; оптимизации и продлении срока эксплуатации; минимизации затрат на реализацию; существенных эксплуатационных преимуществ. Приведенные преимущества в целом раскрывают ценность цифровой защиты вкупе с их повышенными коммуникационными возможностями.