Учёные Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) получили патент на новый способ определения места повреждения на двухцепных воздушных линиях электропередачи. Патент Российской Федерации № 2 861 653 зарегистрирован 6 мая 2026 года, заявка была подана 29 октября 2025 года.
Авторы изобретения — сотрудники университета Александр Леонидович Куликов, Денис Сергеевич Федосов и Евгений Валерьевич Крюков. Правообладателем выступает сам НГТУ.
О чём идёт речь — простыми словами
Когда на высоковольтной линии электропередачи происходит короткое замыкание — например, из-за упавшего дерева, удара молнии или других причин — энергетикам нужно как можно быстрее понять, в каком именно месте на линии произошла авария. От этого зависит, насколько быстро ремонтные бригады доберутся до точки повреждения и восстановят электроснабжение. Линия в десятки и сотни километров — это не городская улица: каждый лишний час поиска оборачивается увеличением продолжительности отключения потребителей.
Для расчёта расстояния до места повреждения энергетики используют математические модели, на основе которых решается квадратное уравнение. Но у такого уравнения, как известно из школьного курса, может быть два корня — то есть два возможных ответа на вопрос «где именно случилась повреждение». И оба ответа могут формально попадать в пределы линии. В реальной работе это означает неопределённость: непонятно, к какой из двух точек ехать ремонтной бригаде.
Особую сложность создают двухцепные линии — те, где на одних и тех же опорах подвешены сразу две параллельные линии. Так выполняется большинство линий напряжением 110–220 кВ. Цепи на общих опорах могут влияют друг на друга, и это влияние обязательно нужно учитывать в расчётах — иначе ошибка в определении места повреждения может составить значительные величины.
Что предложили нижегородские учёные
Авторы патента разработали способ, который позволяет однозначно определить место повреждения на двухцепной линии. Суть в следующем:
При расчёте учитывается индуктивная связь между двумя цепями линии — то самое взаимное влияние, о котором говорилось выше. Дополнительно в расчётах используются токи нулевой последовательности, зафиксированные в обеих цепях линии со стороны точки измерения, а также составляющие обратной последовательности токов.
В результате формируется не одно, а два связанных квадратных уравнения, которые объединяются в систему. После преобразований эта система даёт уравнение с двумя корнями: один из них всегда соответствует ситуации, когда повреждение произошло прямо на шинах подстанции, к которой подключена линия, второй — это и есть искомое расстояние до места аварии непосредственно на линии.
Чтобы выбрать правильный ответ, метод опирается на уже существующую на подстанциях дифференциальную защиту шин. Если она сработала — значит, авария произошла на самих шинах. Если не сработала — значит, повреждение находится на линии, и место однозначно определяется по определенной формуле.
Чем это полезно
Главный практический результат — устранение неопределённости при поиске повреждения. Энергетики получают один-единственный ответ о расстоянии до места аварии вместо двух возможных вариантов, между которыми раньше приходилось выбирать с помощью дополнительных процедур и инженерной интуиции. Это означает более быстрый выезд ремонтных бригад в правильную точку и сокращение времени восстановления электроснабжения.
Вопросы автору
1. Из чего родилась идея? Что подтолкнуло вас заняться именно проблемой неоднозначности корней квадратного уравнения? Был ли конкретный случай в энергосистеме, когда два «возможных места аварии» создали реальные сложности для ремонтных бригад?
На практике такие случаи имели место быть. Поэтому для определения мест повреждения ЛЭП квадратные уравнения, как правило, не применяют.
2. Насколько часто возникает та самая проблема двух корней? В патенте упоминается, что оба корня могут попадать в пределы линии. Как часто это случается на практике — в каждой десятой аварии, каждой сотой? Есть ли статистика или экспертная оценка?
Такую статистику не собирают, поскольку из-за однозначности методы на основе квадратных уравнений применяли не часто.
3. Что даёт ваш метод в цифрах? Можно ли оценить выигрыш по точности или по времени поиска повреждения по сравнению с существующими подходами? Например, насколько сокращается зона обхода ремонтной бригадой?
Это тема дальнейшего исследования.
4. Где это можно применить уже сейчас? Какие классы напряжения и типы линий охватывает метод — только 110–220 кВ или шире? Нужна ли модернизация оборудования на подстанциях, или способ работает на уже установленных терминалах релейной защиты?
Способ можно реализовать в виде программного обеспечения в существующих терминалах релейной защиты.
5. Проводились ли испытания? Тестировался ли метод на математических моделях, в лаборатории, на реальных записях аварийных событий из энергосистем? Какие результаты получены?
Это дальнейшая научная работа для аспирантов.
6. Кто партнёры и заказчики? Есть ли интерес со стороны сетевых компаний — «Россетей», региональных МРСК, промышленных предприятий с собственными ЛЭП? Ведутся ли переговоры о внедрении?
До получения патента переговоры не проводились.
7. Что было самым сложным в работе? Какая часть задачи оказалась самой непростой математически или инженерно? Использование дифференциальной защиты шин как «арбитра» — это была сразу очевидная идея или к ней пришли не сразу?
В математической практике отсутствуют формализованные методы решения такой системы квадратных уравнений. Такое решение получено для специфичной задачи электроэнергетики.
8. Что дальше? Планируется ли развитие метода — например, расширение на трёхцепные линии, кабельные участки, линии с ответвлениями? Видите ли вы перспективу включения алгоритма в серийные устройства определения места повреждения?
На линии более сложной конфигурации распространение такого подхода к расчету расстояния до места повреждения возможно. Дальнейшее внедрение метода в серийные устройства перспективно, но будет зависеть от очень многих факторов, в большинство из которых, к сожалению, не относится к техническим.
Источник: Минобрнауки России
