Наиболее распространенными сетями являются городские и пригородные электрические сети, а также сети промышленных предприятий среднего напряжения 6–10 кВ. Внедрение современных технологий Smart Grid в таких сетях должно обеспечить наибольшую эффективность и надежность, а также способствовать развитию цифровых технологий в смежных областях. Тем не менее проблемы внедрения цифровых технологий, в том числе в рамках концепции стандарта МЭК 61850 [1], является крайне актуальными и для магистральных сетей среднего напряжения вследствие высокой сложности и стоимости решения, а также из-за постоянной доработки требований протоколов в рамках стандарта. В сетях среднего напряжения примеры внедрения систем автоматизации на основе технологий МЭК 61850 [1] являются единичными. На сегодня в полной мере не рассмотрены и не исследованы вопросы обеспечения надежности и безопасности работы цифровых устройств, поддерживающих стандарт МЭК61850 [1], в том числе с помощью математического и численного моделирования их работы в условиях сильно распределенных электрических сетей среднего напряжения древовидной структуры. Разработка и анализ математической и численной модели реализовывались с помощью программного обеспечения MATLAB [2]. В рассматриваемой модели соблюден порядок расположения оборудования согласно требованиям проектирования. Математическая модель сети среднего напряжения позволит оценить надежность и быстродействие ИЭУ согласно МЭК61850 [1]. Создана математическая модель сети среднего напряжения и электрической подстанции с установленными на ней ИЭУ с поддержкой МЭК 61850 [1], проведены численные исследования математической модели в режимах симметричных коротких замыканий.
Система электроснабжения предназначена для распределения, передачи и потребления электроэнергии. Важнейшую роль в такой системе выполняют электрические подстанции – электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения электрической энергии [3].
Одним из аспектов функционирования подстанций является контроль и управление потреблением электроэнергии, а также поддержание системы в устойчивом состоянии благодаря измерению токов и напряжений с помощью измерительных трансформаторов, а также системами и устройствами защиты, учета и контроля (МПРЗА, контроллеры присоединений и т. п.). Сегодня все чаще используют так называемые Smart-устройства, использующие цифровые протоколы для обмена информацией.