Методика определения тока нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю в энергосистемах горнодобывающих предприятий

В энергосистемах горнодобывающих предприятий с сетями 6–10 кВ с изолированной нейтралью особенно актуальна задача селективного и высокочувствительного обнаружения однофазных замыканий на землю. Традиционные релейные защиты и системы контроля не обеспечивают требуемой чувствительности при малых токах утечки, плохо адаптируются к изменениям схемы сети и режимов нагрузки, что приводит к неселективным отключениям, необоснованным остановкам технологического оборудования и росту энергетических потерь. Предложен метод определения тока нулевой последовательности на основе усовершенствованного магнитомодуляцион-ного датчика, обладающего чувствительностью до 1–2 мА и применяемого вместо классических трансформаторов тока. Датчики устанавливаются по продольной дифференциальной схеме на входе и выходе контролируемого участка, что позволяет рассчитывать дифференциальный ток и надёжно фиксировать возникновение однофазного замыкания на землю. Обмен измерительной информацией между датчиками предлагается организовать по каналам Wi-Fi либо по специализированным сигнальным линиям, а для исключения ложных срабатываний вводится дополнительный логический блок подтверждения аварийного режима. Реализация предложенной методики в составе интеллектуальных систем контроля и управления энергосистемами горнодобывающих предприятий позволяет повысить селективность отключения повреждённых участков, сократить простой технологического оборудования и увеличить общую энергетическую и ресурсную эффективность технологического процесса горнодобывающих предприятий.

Атауллаев Н. О., Каршибаев А. И., Атауллаева Н. Б. Методика определения тока нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю в энергосистемах горнодобывающих предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 12. – С. 171–184. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_12_0_171.

Статья представлена в рамках Постановления Президента Республики Узбекистан от 2 декабря 2022 года № ПП-436 «О мерах по повышению эффективности реформ, направленных на переход Республики Узбекистан к “зеленой” экономике до 2030 года».

Атауллаев Нодиржон Одилович¹ — PhD, доцент, доцент кафедры «Электроэнергетика», e-mail: nodir-82@list.ru, ORCID ID: 0000-0002-1689-813X,
Каршибаев Аскарбек Илашевич¹ — DSc, профессор, декан Энерго-механического факультета, e-mail: a_karshibaev@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-1088-4041,
Атауллаева Насиба Баходировна — преподаватель, Карманинский политехникум № 2, Навои, Республика Узбекистан, 
¹ Навоийский государственный горный и технологический университет, Навои, Республика Узбекистан, 210100.

Атауллаев Н.О., e-mail: nodir-82@list.ru. 

1. Атауллаев Н. О., Дерюгина Е. А., Муродов Х. Ш. Статические характеристики преобразователей постоянного тока с магнитной модуляцией с аналоговым фильтром // Наука и техника. — 2023. — № 5. — С. 428—432. DOI: 10.21122/2227-1031-2023-22-5-428-432.

2. Bala Prasad M., Ganesh P., Vinay Kumar K., Mohanarao P. A., Aakula Swathi, Vasupalli Manoj Renewable energy integration in modern power systems: challenges and opportunities // E3S Web of Conferences. 2024, vol. 591, article 03002. DOI: 10.1051/e3sconf/202459103002.

3. Merey Jetpissov, Kazhybek Tergemes, Saken Sheryazov, Algazy Zhauyt, Toleuserik Sadykbek, Abdissattar Berdibekov, Gulbarshyn Smailova A selective method for identifying single-phase ground faults with transient resistance in isolated neutral medium-voltage networks // Energies. 2025, vol. 18, no. 21, article 5699. DOI: 10.3390/en18215699. 

4. Мухторов А. Ф., Гафуров М. О., Аннаев З. Й. Надежность электротехнических систем предприятий с непрерывными технологическими процессами // Universum: технические науки. — 2020. — № 11(80). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10863.

5. Andréia da Silva Santos, Lucas Teles Faria, Mara Lúcia M. Lopes, Anna Diva P. Lotufo, Carlos R. Minussi Efficient methodology for detection and classification of short-circuit faults in distribution systems with distributed generation // Sensors. 2022, vol. 22, no. 23, article 9418. DOI: 10.3390/s22239418. 

6. Yilong Kang, Huanruo Qi, Rui Liu, Xiangyang Yan, Chen Chen, Fei Guo, Fang Guo, Xiaoxiao Dong Short-circuit current calculation of single-phase to ground fault in petal-shaped distribution network // Processes. 2025, vol. 13, no. 8, article 2393. DOI: 10.3390/pr13082393. 

7. Мосин Д. А., Цветков А. Ю., Прохоров М. А. Методологический подход к совершенствованию автоматизированных систем управления сложными организационно-техническими системами специального назначения на основе внедрения технологий искусственного интеллекта // Теоретические основы, расчеты и проектирование. — 2021. — С. 3—14. DOI: 10.53816/23061456_2021_11—12_3. 

8. Назарычев А. Н., Устинов Д. А., Пеленев Д. Н., Бабырь К. В. Исследование защиты от однофазных замыканий на землю, основанной на измерении тока обратной последовательности // Электричество. — 2024. — № 2. — С. 31—41. DOI: 10.24160/0013-5380-2024-2-31-41.

9. Романюк Ф. А., Румянцев Ю. В., Румянцев В. Ю., Новаш И. В. Совершенствование алгоритма формирования ортогональных составляющих входных величин в микропроцессорных защитах // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. — 2021. — Т. 64. — № 2. — С. 95—108. DOI: 10.21122/1029-7448-2021-64-2-95-108.

10. Романюк Ф. А., Румянцев В. Ю., Румянцев Ю. В. Цифровые фильтры симметричных составляющих входных сигналов микропроцессорных защит электроустановок // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. — 2023. — Т. 66. — № 1. — С. 5—17. DOI: 10.21122/1029-7448-2023-66-1-5-17. 

11. Носенко В. А., Силаев А. А., Ефремкин С. И. Обзор беспроводных технологий, применяемых для автоматизации технологических процессов // Инженерный вестник Дона. — 2019. — № 1(52). https://www.ivdon.ru/-back_media/uploads/article/pdf/IVD_200_Nosenko.pdf_bc9f4b2f02.pdf.

12. Jiawei Yuan, Tong Wu, Yanjie Hu, Zaibin Jiao Faulty feeder detection based on image recognition of voltage-current waveforms in noneffectively grounded distribution networks // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2022, vol. 143, article 108434. DOI: 10.1016/j.ijepes.2022.108434. 

13. Xianmin Mu, Qiyu Sheng, Jialin Li, Siqi Yu, Jiahao Zhang Fault detection system of single-phase grounding based on electric field sensor // IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (IEACon). Malaysia. 2022, pp. 61—66. DOI: 10.1109/IEACon55029.2022.9951738. 

14. Ataullayev N., Tatkeyeva G., Kurabayev I., Murodov X. Experimental research of the developed method to determine the network insulation for ungrounded AC systems in laboratory conditions // International Conference on Electrical, Computer and Energy Technologies. Prague, Czech Republic. 2022, pp. 1—4. DOI: 10.1109/ICECET55527.2022.9873012. 

15. Алёшин К. С., Кузьмина Н. В., Семушкин А. А., Шадрикова Т. Ю., Шуин В. А. Многочастотная направленная защита от замыканий на землю в некомпенсированных сетях 6—10 кВ // Вестник ИГЭУ. — 2025. — № 5. — С. 39—49. DOI: 10.17588/2072-2672.2025.5.039-049. 

16. Hang Wang, Tianhu Weng, Wenfang Ding, Shuai Yang, Zheng Xiao, Hang Li, Jun Chen Phase selection method for 10 kv three-core cables under single-phase grounding fault transient based on surface magnetic field sensing // Sensors. 2026, vol. 26, no. 3, article 1016. DOI: 10.3390/s26031016. 

17. Амиров С. Ф., Мухсимов Ш. С., Юлдашев Н. Р. Разработка математической модели трансформатора тока с автоматическим регулированием диапазона с использованием метода параметрической структурной схемы // Железнодорожный транспорт: актуальные вопросы и инновации. — 2023. — Т. 3. — № 3. — С. 55—61. https://transportjournals.-com/index.php/InnoTrans/article/view/53.

18. Georgeta B., Antonov A., Constantin B. Aspects of the earthing and short-circuit device’s safety quality // MATEC Web of Conferences. 2022, vol. 373, article 00057. DOI: 10.1051/matecconf/202237300057. 

19. Каршибоев А. И., Атауллаев Н. О., Рахимова Ш. Разработка имитационной модели магнитной системы ММД микропроцессорной защитной устройства для измерения тнп в энергетических системах // Международный журнал передовых технологий и естествознания. — 2025. — Т. 3(6). — С. 156—161. DOI: 10.24412/2181-144X-2025-3-156-161.

20. Hongchun Shu, Yaqi Deng, Jun Dong, Pulin Cao, Bo Yang, Zhiqian Bo A detection method of high impedance arcing fault for distribution network with distributed generation based on CEEMDAN and TEO algorithm // International Transactions on Electrical Energy Systems. 2021, vol. 31, no. 22, pp. 1—17. DOI: 10.1002/2050-7038.12926. 

21. Mohammadi A., Jannati M., Shams M. A protection scheme based on conditional generative adversarial network and convolutional classifier for high impedance fault detection in distribution networks // Electric Power Systems Research. 2022, vol. 212, article 108633. DOI: 10.1016/j.epsr.2022.108633. 

22. Шабанов В. А., Сорокин А. В. Определение токов однофазного замыкания в сети с изолированной нейтралью / XIII Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «Россия Молодая». — Кемерово, 2021. — С. 021323.1-8. https://science.kuzstu.ru/wp-content/Events/Conference/RM/-2021/RM21/pages/Articles/021323.pdf.

23. Masoom A., Mahseredjian J., Ould-Bachir T., Guironne A. MSEMT: An advanced modelica library for power system electromagnetic transient studies // IEEE Transactions on Power Delivery. 2021, vol. 37, no. 4, pp. 2453—2463. DOI: 10.1109/TPWRD.2021.3111127.