Adaptive Operation Algorithm of Traction AC Network Distance Protection
DOI:
https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-1-52-57Keywords:
transition impedance, short circuit fault, traction network, alternating current, distance protection, angular characteristicsAbstract
The article addresses matters concerned with improving the sensitivity of relay protection devices of lines supplying power to an AC contact system with respect to high-impedance faults, e.g. in case of contact suspension wire break with subsequent fall on the ground or the support body. With a significant transition impedance, the impedance complexes under load and short circuit conditions may fall in the protection pickup zone. This excludes the possibility to set up a distance protection angular characteristic that would simultaneously meet the sensitivity and selectivity requirements. A solution to this problem is proposed, which implies the use of a new distance protection operation algorithm adaptive to varying transition impedance. By applying the proposed algorithm, the absolute value and the phase shift angle of the impedance corresponding to a bolted short circuit fault can be obtained from the short circuit loop full impedance. This will make it possible to adjust the distance protection stages pickup zones without taking into account the influence of transition impedance in the fault location. As a result, sufficient distance protection sensitivity is ensured without compromising its selectivity. The application of a new distance protection algorithm will make the traction power supply system more reliable and eliminate the need to connect the contact system poles to the rails, thereby providing safe conditions for running the trains.
References
1. СТО РЖД 07.021.4-2015. Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Ч. 4. Методика выбора уставок защит в системе тягового электроснабжения переменного тока. М.: ОАО «РЖД», 2016, 127 с.
2. Дынькин Б.Е. Комплексы релейных защит систем тягового электроснабжения переменного тока: Теория, эксперимент, практика: дис. … доктора техн. наук. М., 1999, 503 с.
3. Дынькин Б.Е. Повышение точности измерений параметров коротких замыканий релейными защитами тяговых сетей переменного тока. – Труды Ростовского государственного университета путей сообщения, 2024, № 2 (67), с. 154–158.
4. Филиппов С.А. и др. Оценка обеспечения селективности резервных ступеней дистанционной защиты фидеров контактной сети на основе адаптивной идентификации. – Транспорт Урала, 2013, № 4 (39), с. 87–92.
5. Филиппов С.А. и др. Разработка способа идентификации режима работы системы тягового электроснабжения третьей ступенью дистанционной защиты фидеров контактной сети при пропуске поездов повышенной массы. – Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения, 2015, № 2 (58), с. 132–140.
6. Рогалев А.В. и др. Анализ статистики срабатывания защиты фидеров контактной сети на примере забайкальской железной дороги. – Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, 2023, № 1 (77), с. 42–50.
7. Пинчуков П.С. и др. Комплексная оценка работы релейной защиты тяговой сети переменного тока. – Вестник Брянского государственного технического университета, 2020, № 7 (92), с. 27–38.
8. Пинчуков П.С. и др. Моделирование режимов системы тягового электроснабжения с оценкой эффективности работы защиты. – Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона, 2022, № 2 (31), с. 58–64.
9. Конова Е.А. Анализ работы дистанционной защиты при учете переходного сопротивления в месте короткого замыкания. – Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки, 2012, № 3 (35), с. 193–199.
10. Быкадоров А.Л. и др. Анализ взаимного влияния параметров тяговой сети переменного тока на полное сопротивление петли короткого замыкания. – Вестник транспорта Поволжья, 2013, № 5 (41), с. 5–11.
11. Субханвердиев К.С. и др. Учет переходного сопротивления в месте повреждения контактной сети по параметрам аварийного режима. – Электричество, 2024, № 11, с. 51–57.
12. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Ч.2. М.: ГОУ УМЦ ЖДТ, 2009, 604 с.
13. Фигурнов Е.П. Сопротивления электротяговой сети однофазного переменного тока. – Электричество, 1997, № 5, с. 23–29.
14. Фигурнов Е.П. Сопротивление рельсовой цепи электротяговой сети переменного тока. – Электричество, 1989, № 7, с. 17–22.
15. Фигурнов Е.П. и др. Сопротивления электротяговой сети однофазного переменного тока железных дорог. – Электричество, 2021, № 11, с. 35–44
#
1. STO RZhD 07.021.4-2015. Zashchita sistem elektrosnabzheniya zheleznoy dorogi ot korotkih zamykaniy i peregruzki. Ch. 4. Metodika vybora ustavok zashchit v sisteme tyagovogo elektrosnabzheniya peremennogo toka (Protection of Railway Power Supply Systems from Short Circuits and Overloads. Part 4. Methodology for Selecting Protection Settings in an AC Traction Power Supply System). M.: OAO «RZhD», 2016, 127 p.
2. Dyn’kin B.E. Kompleksy releynyh zashchit sistem tyagovogo elektrosnabzheniya peremennogo toka: Teoriya, eksperiment, praktika: dis. … doktora tekhn. nauk (Relay Protection Complexes for AC Traction Power Supply Systems: Theory, Experiment, Practice: Dis. … Dr. Sci. (Eng.)). M., 1999, 503 p.
3. Dyn’kin B.E. Trudy Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya – in Russ. (Proceedings of the Rostov State University of Railway Transport), 2024, No. 2 (67), pp. 154–158.
4. Filippov S.A. et al. Transport Urala – in Russ. (Transport of the Urals), 2013, No. 4 (39), pp. 87–92.
5. Filippov S.A. et al. Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya – in Russ. (Bulletin of the Rostov State University of Railway Transport), 2015, No. 2 (58), pp. 132–140.
6. Rogalev A.V. et al. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie – in Russ. (Modern Technologies. System Analysis. Simulation), 2023, No. 1 (77), pp. 42–50.
7. Pinchukov P.S. et al. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Bryansk State Technical University), 2020, No. 7 (92), pp. 27–38.
8. Pinchukov P.S. et al. Transport Aziatsko-Tihookeanskogo regiona – in Russ. (Transport of the Asia-Pacific Region), 2022, No. 2 (31), pp. 58–64.
9. Konova E.A. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo tekhni-cheskogo universiteta. Seriya: Tekhnicheskie nauki – in Russ. (Bulletin of Samara State Technical University. Series: Technical Sciences), 2012, No. 3 (35), pp. 193–199.
10. Bykadorov A.L. et al. Vestnik transporta Povolzh’ya – in Russ. (Bulletin of Transport of the Volga Region), 2013, No. 5 (41), pp. 5–11.
11. Subhanverdiev K.S. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electri-city), 2024, No. 11, pp. 51–57.
12. Figurnov E.P. Releynaya zashchita. Ch.2 (Relay Protection. Part 2). M.: GOU UMTs ZhDT, 2009, 604 p.
13. Figurnov E.P. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1997, No. 5, pp. 23–29.
14. Figurnov E.P. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1989, No. 7, pp. 17–22.
15. Figurnov E.P. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 11, pp. 35–44
