Виртуальный стенд релейной защиты и автоматики систем электроснабжения и электроустановок

Рассмотрен разработанный на кафедре Теоретической электротехники и электрификации нефтяной и газовой промышленности РГУ Нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина виртуальному стенду для изучения релейной защиты и автоматики систем электроснабжения промышленных предприятий. Модернизация техники неизбежно приводит к модернизации технологий обучения. Выполнение лабораторных работ по техническим дисциплинам способствует закреплению и систематизации теоретических знаний и дает возможность приобретения необходимых практических навыков. Преимущества использования виртуального стенда в процессе обучения: экономическая эффективность и доступность; возможность индивидуального подхода к каждому студенту; безопасность учебного процесса; глубина исследований и гибкость. Стенд позволяет осуществлять защиту как отдельных элементов, так и сложных схем электроснабжения.Методы разработки — это математическое моделирование в программе Matlab и в среде графического моделирования Simulink. При создании имитационной модели терминала используются два универсальных принципа. Первый – модульная архитектура виртуальной модели терминала. Модель терминала состоит из двух функционально связанных подсистем, «Терминал–тело» и «Терминал–экран». Второй принцип – использование библиотеки Simulink Dashboard для исполнения интерфейса. Авторы провели анкетирование студентов, первыми опробовавших работу на виртуальном стенде. Все студенты отметили высокое качество разработанного программного продукта. В среднем, оценка составила 4,75 балла. Научная новизна заключается в реализации модульной архитектуры терминала релейной защиты и автоматики с динамически управляемыми параметрами на основе специализированной библиотеки компонентов, что обеспечивает гибкость исследований и возможность анализа данных работы защит в реальных условиях.

Дмитриева В. В., Аринич А. Э., Кравченко В. А., Сизин П. Е. Виртуальный стенд релейной защиты и автоматики систем электроснабжения и электроустановок // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 5. – С. 95–109. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_5_0_95.

Дмитриева Валерия Валерьевна¹ — канд. техн. наук, доцент, доцент, e-mail: dm-valeriya@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-8740-9380,
Аринич Александр Эдуардович¹ — магистрант, e-mail: arinicsasa726@gmail.com, ORCID ID: 0009-0001-0803-6046,
Кравченко Варвара Александровна¹ — студент, e-mail: varya_krh19@mail.ru, ORCID ID: 0009-0001-3328-122X,
Сизин Павел Евгеньевич — канд. физ.-мат. наук, доцент, НИТУ МИСИС, e-mail: mstranger@list.ru, ORCID ID: 0000-0001-8156-4972.2,
¹ Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина. 

Сизин П.Е., e-mail: mstranger@list.ru.

1. Плащанский Л. А. Электроснабжение горного производства. Релейная защита. — М.: Изд-во «Горная книга», 2013. — 269 c.

2. Cong Cuong Nguyen, Huyen Trang Nguyen, Xuan Thanh Le, Viet Bun Ho A research of utilizing directional protective device for improving the sensitivity of digital relay in Vietnam coal mines grid // Journal of the Polish Mineral Engineering Society. 2025, vol. 1, no. 2, pp. 441—453. DOI: 10.29227/IM-2025-01-02-035.

3. Клюев Р. В., Босиков И. И., Гаврилина О. А. Повышение эффективности релейной защиты на горно-обогатительном комбинате // Записки Горного института. — 2021. —Т. 248. — С. 300—311. DOI: 10.31897/PIM: 2021.2.14.

4. Карманова О. А., Белоглазов А. А. Создание виртуального стенда для исследования группового систематического кода в среде моделирования Matlab // Прикладная информатика. — 2008. — № 6. — С. 6—10.

5. Iliev I., Kryukov A., Suslov K., Kodolov N., Kryukov A., Beloev I., Valeeva Y. Modeling of measuring transducers for relay protection systems of electrical installations // Sensors. 2025, vol. 25, no. 2, article 344. DOI: 10.3390/s25020344.

6. Новаш И. В. Моделирование энергосистем и испытание устройств релейной защиты в режиме реального и модельного времени // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. — 2017. — Т. 60. — № 3. — С. 198—210. DOI: 10.21122/1029-7448-2017-60-3-198-210.

7. Ершов Ю. А., Малеев А. В. Моделирование микропроцессорных релейных защит в среде MATLAB // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: техника и технологии. — 2010. — Т. 3. — № 2. — С. 221—228. 

8. Esmaio Mustafa Ali, Eltaeb Mohamed Ali Distance protection relay and effect MOV on zones of relay using MATLAB // International Science and Technology Journal. 2024, vol. 34, no. 1, pp. 1—14. DOI: 10.62341/mdmp2724.

9. Ameer Aqeel Kamoona, Husam H. Mohammed, Heba Z. Abdoul Kreem Optimizing automated reley settings: a comparative analysis using simulation — based protection schemes // International Journal of Engineering Science Technologies. 2025, vol. 9, no. 2. DOI: 10.29121/ijoest.v9.i2.2025.693.

10. Azizan N. S., Chin Leong Wooi, Baharuddin Ismail, Syahrun Nizam Md Arshad Hashim Simulation of differential relay for transformer protection // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2020, vol. 767, no. 1, article 012004. DOI: 10.1088/1757-899X/767/1/012004.

11. Fei Li, Luochen Zhuyuan A summary of relay protection-based simulation for dynamic performance and reliability assessment // International Journal for Applied Information Management. 2023, vol. 3, no. 1, pp. 11—23. DOI: 10.47738/ijaim.v3i1.46.

12. Karimi M., Mokhlis H., Bakar A. H. A., Shahriari A., Faradonbeh M. A., Rosli H. M. Impact of Load Modeling in Distribution State Estimation / 2012 IEEE International Power Engineering and Optimization Conference Melaka, Malaysia, 2012. DOI: 10.1109/PEOCO.2012.6230837. 

13. Лебедев В. Д., Кутумов Ю. Д. Математическое моделирование линий электропередачи сверхвысокого напряжения для разработки устройств релейной защиты на волновом принципе // Вестник ИГЭУ. — 2020. — № 2. — С. 42—50.

14. Иванов И. Ю., Новокрещенов В. В., Иванова В. Р. Моделирование участка электрической сети с устройством продольной компенсации для исследования параметров, влияющих на чувствительность дифференциальной защиты // Вестник ИГЭУ. — 2025. — № 4. — С. 57—65. DOI: 10.17588/2072-2672.2025.4.057-065.

15. Dinesh Rangana Gurusinghe, Jagannath Wijekoon Showcasing applications of a multi-zone distance protection relay model using a digital real-time simulator / PAC World Conference. 2025.

16. Uakhitova A., Yerbolkyzy G., Tatkeyeva G. Development of a fuzzy logic-based model for assessing the reliability of relay protection systems // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2024, vol. 4, no. 2(130), pp. 67—77. DOI: 10.15587/1729-4061.2024.310549.

17. Weiwen Xiao, Xinfand Ren Artificial intelligence algorithms enhancing relay protection and operational efficiency in high and low voltage distribution networks // Intelligent Decision Technologies. 2025, vol. 19, no. 5. DOI: 10.1177/18724981251355872.

18. Ubong Sebastian Ekop, Ekom E. Okpo, Anyanime Tim Umoette Application of intelligent overcurrent relays for real-time protection of induction motor under fault conditions // Journal of Engineering Research and Reports. 2025, vol. 27, no. 3, pp. 489—510. DOI: 10.9734/jerr/2025/v27i31447.

19. Penghuan Yan Development status and prospects of relay protection technology in smart grids // Highlights in Science, Engineering and Technology. 2025, vol. 155, pp.  41—48. DOI: 10.54097/ghpfxv49.

20. Tao Wen, Wei Liu, Shaolin Jiao, Jia Zhu Quantitative evaluation method of operation reliability of substation relay protection device based on improved neural network algorithm // Journal of Physics Conference Series. 2024, vol. 2704, no. 1, article 012002. DOI: 10.1088/1742-6596/2704/1/012002.

21. Shihang Gao, Yulong Ma, Fengrong Zhao, Zhiyang Zou Single Event effect protection design of output module of relay protection device // Journal of Physics Conference Series. 2024, vol. 2785, no. 1, article 012027. DOI: 10.1088/1742-6596/2785/1/012027.

22. Белозеров П. А., Шевченко Т. Ю. Автоматизация проектирования релейной защиты трансформаторов // Молодой исследователь Дона. — 2020. — № 6. — С. 39—43.