Sydneyn olympialaisissa 2000 Petšonkina karsiutui 400 metrin aitojen välierissä. Seuraavana vuonna hän voitti matkalla MM-hopeaa Edmontonin MM-kisoissa ajalla 54,27. Samana vuonna hän voitti Euroopan cupin ja sijoittui kahdeksanneksi GP-finaalissa. 2002 hän oli viides 400 metrin sileällä sisäratojen EM-kisoissa Wienissä ja voitti aitojen Euroopan cupin. Hän voitti 400 metrin aidat myöhemmin samana vuonna yleisurheilun maailmancupissa Madridissa ajalla 53,74. 2003 Petšonkina kilpaili Birminghamin sisäratojen MM-kisoissa 400 metrin sileällä, joissa hänet hylättiin välierissä. Pariisin ulkoratojen MM-kisoissa hän voitti aidoissa pronssia ajalla 53,71. Samana vuonna hän juoksi 8. elokuuta Tulassa matkan maailmanennätykseksi ajan 52,34. Maailmanennätyksen rikkoi Dalilah Muhammad vuonna 2019.