Ushbu tadqiqot quyosh, shamol, batareya va boshqa taqsimlangan energiya manbalari (DER) elektr taqsimlash tarmog‘ida ikki tomonlama quvvat oqimini hosil qilgan sharoitda shikastlangan liniya qismini aniqlash uchun faqatgina tok o‘lchovlaridan foydalanadigan reley himoyasi usulini taklif etadi. Usul himoyalanadigan hududning ikki chetidagi relelarda avariyadan oldingi va avariya vaqtidagi tok fazasi burchagi hamda tok amplitudasi o‘zgarishlari yo‘nalishini qiyoslaydi. Ikki chetdagi faza burchagi o‘zgarishlari bir-biriga qarama-qarshi bo‘lganda, shikastlanish mazkur himoya zonasining ichida deb topiladi. Faza burchagi qiyosi noaniq bo‘lganda, ayniqsa bir tomonlama oziqlanuvchi yoki manbasi juda zaif tizimlarda tok amplitudasi o‘zgarishlarining ishorasi ikkinchi darajali qaror mezoni sifatida ishlatiladi.

Taklif etilgan yondashuv klassik liniya differensial himoyasi kabi uch fazali tok to‘lqin shakllarini qarama-qarshi tomonga uzluksiz uzatib turmaydi. Har bir rele faqatgina bitta boshlang‘ich bayrog‘i, uchta faza burchagi o‘zgarishi biti va uchta tok amplitudasi o‘zgarishi bitidan iborat yetti bitlik hodisa paketini yuboradi. Soat mili yo‘nalishidagi faza burilishi va musbat amplituda o‘zgarishi “1”; soat miliga teskari burilish va manfiy amplituda o‘zgarishi “0” deb kodlangan. Mualliflar bu hodisaga asoslangan tizim aloqa tarmog‘i yukini va ma’lumotlarni qayta ishlash murakkabligini keskin kamaytirishini ta’kidlaydilar. Biroq tadqiqotda protokollar sarlavhasi, xatolik nazorati, shifrlash va qayta uzatishni o‘z ichiga olgan haqiqiy tarmoq paketi hajmi yoki iqtisodiy o‘rnatish xarajatlari hisoblanmagan.

Usul 11 kV va 50 Hz li uch shinali taqsimlash tizimida MATLAB/Simulink orqali tekshirilgan. Jadvallardagi ssenariylar sanalganda ikki tomonlama to‘g‘ri oqim, ikki tomonlama teskari oqim va bir tomonlama oziqlanish sharoitlarida jami 120 ta avariya ssenariysi hamda avariya bo‘lmagan yuklama o‘zgarishlari uchun 12 ta qo‘shimcha ssenariy baholangan. Tadqiqot turli avariya turlari, liniyaning 10%, 50% va 90% nuqtalaridagi joylashuvi hamda 50 Om gacha bo‘lgan o‘tish qarshiliklarida to‘g‘ri himoya zonasi tanlanganini ko‘rsatgan. Mualliflar usul mazkur tizimda taxminan 60 Omdan past bo‘lgan o‘tish qarshiliklarida ishonchli ishlashini bildirganlar.

RTDS asosidagi Hardware-in-the-Loop (HIL) tajribalarida R22 va R31 relelari orasidagi Ethernet aloqa kechikishi 8 millisekunddan kam bo‘lgan. Ichki B-C, A-C-yer va uch fazali qisqa tutashuvlar uchun qayd etilgan shikastlangan qismni aniqlash vaqti 8,2–12,0 millisekund oralig‘ida bo‘lgan; tashqi avariyalarda esa o‘chirish signali berilmagan. Shunga qaramay, usul oddiy uch shinali radial modelda sinovdan o‘tkazilgan; real tarmoqdagi paket yo‘qolishi, bit xatoligi, kiberhujumlar, ko‘p sonli DER manbalari va murakkab halqasimon tarmoqlar baholanmagan. Tadqiqot taqrizdan o‘tmagan preprintdir.

Tadqiqot yechmoqchi bo‘lgan asosiy muammo nima?

An’anaviy elektr taqsimlash tarmoqlari quvvat yagona markaziy manbadan iste’molchilarga bir yo‘nalishda oqadi degan qoida asosida loyihalangan. Bunday tarmoqlarda maksimal tok himoyasi va yo‘naltirilgan relelar qat’iy qisqa tutashuv darajalariga qarab sozlanadi.

Quyosh, shamol va batareyalar kabi taqsimlangan energiya manbalarining (DER) ulanishi bu asosni o‘zgartirdi. Liniyaning ikki tomonida ham energiya manbalari bo‘lishi mumkin va avariya vaqtida har ikki tomon qisqa tutashuv nuqtasiga tok yetkazib beradi. Quvvat oqimi teskari tomonga oqishi mumkin va invertorli manbalarning (IIDG) qisqa tutashuv toki an’anaviy generatorlardan ancha past bo‘ladi.

Bu holat an’anaviy himoya tizimlarida jiddiy xatarlarni tug‘diradi:

• Shikastlangan liniya qismining o‘chmay qolishi;
• Shikastlanmagan sog‘lom liniyaning noto‘g‘ri o‘chib ketishi;
• Relelar selektivligi va muvofiqlashtirishining buzilishi.

Klassik differensial himoya bu muammoni hal qiladi, ammo uch fazali to‘lqin shakllarini doimiy uzatish yuqori o‘tkazuvchanlik, past kechikish va qimmat aloqa infratuzilmasini talab etadi. Ushbu tadqiqotning maqsadi uzluksiz ma’lumot oqimi o‘rniga faqatgina avariya paytida 7 bitlik kichik signal almashish orqali shikastlangan qismni xatosiz topishdir.

Algoritm qanday ishga tushadi?

Har bir rele tok amplitudasi va fazasini diskret Furye almashtirishi (DFT) yordamida hisoblaydi (3 davrli harakatlanuvchi oyna, 60 ms). Algoritm quyidagi shartlardan biri bajarilganda ishga tushadi:

\[ |I_n|<0.8|I_0|\quad \text{yoki}\quad |I_n|>1.2|I_0| \]

\[ \theta_n<\theta_0-\theta_{th}\quad \text{yoki}\quad \theta_n>\theta_0+\theta_{th} \]

• Tok amplitudasi 20% dan ortiq o‘zgarsa;
• Tok faza burchagi \(\theta_{th} = 3{,}6^\circ\) dan ortiq o‘zgarsa.

Ichki va tashqi avariyalarni ajratish mantig‘i

Avariyadan oldingi va keyingi faza burchaklari farqi o‘lchanadi:

\[ \Delta\theta_{R1}=\theta_{R1,f}-\theta_{R1},\qquad \Delta\theta_{R2}=\theta_{R2,f}-\theta_{R2} \]

• Ichki avariya (Himoya zonasi ichida): Har ikki tomondan tok avariya nuqtasiga oqadi. R1 va R2 relelaridagi faza burchaklari bir-biriga qarama-qarshi yo‘nalishda buriladi (biri soat mili bo‘yicha “1”, ikkinchisi soat miliga teskari “0”).
• Tashqi avariya (Himoya zonasidan tashqarida): Tok himoya zonasining ikki chetidan bir xil yo‘nalishda o‘tadi. Har ikki releda faza burchaklari bir xil yo‘nalishda buriladi (ikkalasi ham “1” yoki ikkalasi ham “0”).
• Yordamchi amplituda mezoni: Agar faza burchaklari bir xil bo‘lsa (bir tomonlama oziqlanishda quyi rele faza burchagini aniqlay olmasa), amplituda o‘zgarishlari qaraladi: kuchli manba tomonida tok keskin oshadi (“1”), quyi tomonda tok kamayadi (“0”). Agar amplitudalar qarama-qarshi o‘zgarsa — ichki avariya; bir xil o‘zgarsa — tashqi avariya.

Yetti bitlik hodisa paketi tuzilishi

Tajriba va HIL natijalari

• 120 ta avariya ssenariysi: To‘g‘ri, teskari va bir tomonlama oziqlanish rejimlarida barcha qisqa tutashuv turlari (3 fazali, fazalararo, yerga tutashuv) bo‘yicha to‘g‘ri ajratilgan.
• O‘tish qarshiligi: 50 Om gacha bo‘lgan o‘tish qarshiliklarida algoritm to‘liq ishlagan (chegara ~60–62 Om).
• Yuklama o‘zgarishlari: 12 ta avariya bo‘lmagan keskin yuklama o‘zgarishlarida noto‘g‘ri o‘chirish yuz bermagan.
• RTDS HIL tajribalari: Real vaqt rejimida ichki avariyalarni aniqlash vaqti 8,2 dan 12,0 millisekundgacha bo‘lgan; tashqi avariyalarda relelar bloklangan.

Tadqiqotning kuchli tomonlari

• Kuchlanish transformatorlarisiz (VT) faqat tok o‘lchovlari bilan ishlashi;
• Quvvat oqimi yo‘nalishini oldindan bilishni talab qilmasligi;
• Uzluksiz to‘lqin shakli o‘rniga kichik 7 bitlik paketdan foydalanishi;
• Yuqori aniqlikdagi vaqt sinxronizatsiyasiga (GPS) qat’iy ehtiyoj yo‘qligi;
• RTDS asosidagi apparat-dasturiy (HIL) sinovdan o‘tkazilgani.

Tadqiqotning cheklovlari

• Tadqiqot taqrizdan o‘tmagan preprintdir;
• Faqat 3 shinali oddiy radial tarmoqda sinovdan o‘tgan (halqasimon murakkab to‘rlar sinab ko‘rilmagan);
• Amplituda qiyosi oraliq yuklamalari (t-off) bor liniyalarda ishlamaydi;
• Yuqori qarshilikli avariyalarda (>60 Om) boshlang‘ich eshik ishga tushmay qolishi mumkin;
• Paket yo‘qolishi, kechikishlar va kiberxavfsizlik masalalari o‘rganilmagan.

Tadqiqotning metodologiyasi va natijalari

Manba va metodologiya eslatmasi

To‘liq asl nomi: A Low-Cost Communication Current-Based Protection Scheme for DER-Rich Distribution Networks

Mualliflar: Pannita Rajakrom, Campbell Booth, Di Liu, Qiteng Hong (University of Strathclyde, Glazgo, Buyuk Britaniya).

DOI:10.2139/ssrn.6947477 (SSRN preprint).

Nashr yili: 2026.

Taqriz holati: Taqrizdan o‘tmagan preprint.

Rasmiy havola:SSRN maqola sahifasi

Ushbu Verianla maqolasi yuklangan PDF matni, fazor diagrammalari, Simulink modeli va RTDS HIL tajribalari asosida tayyorlangan. 8,2–12,0 ms vaqt faqatgina algoritmik qaror chiqarish vaqtidir va unga mexanik o‘chirgichning ochilish vaqti kirmaydi.