Использование интеллектуализированной системы мониторинга для обеспечения электромагнитной совместимости и снижения потерь электроэнергии

Page 1

Page 2

Использование интеллектуализированной
системы мониторинга для обеспечения
электромагнитной совместимости
и снижения потерь электроэнергии

УДК 537.86:621.311

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Титов

к.т.н., доцент кафедры

«Электрификация

производства

и быта» АлтГТУ

им. И.И. Ползунова

Ключевые

слова

интеллектуализирован-

ная система, автомати-

зированный контроль,

визуализация электро-

магнитной обстановки,

совокупное воздей-

ствие ЭМИ, компьютер-

ное моделирование,

электромагнитная

совместимость, потери

электроэнергии

Для

обеспечения

электромагнитной

совместимости

предложен

подход

основанный

на

формировании

картин

опасности

виде

карты

допустимого

времени

пребывания

человека

различных

зонах

исследуемого

пространства

полученных

по

результатам

ограниченного

числа

измерений

моделирования

электромагнитного

поля

услови

ях

многофакторного

влияния

нескольких

источников

электромагнитного

излучения

микро

климата

Представлены

структура

техническая

характеристика

основного

обору

дования

аппаратного

блока

интеллектуализированной

системы

Приведены

точеч

ная

комбинированная

картина

опасности

электромагнитных

излучений

вблизи

испы

тательной

установки

номинальным

напряжением

до

кВ

для

проверки

диэлектриче

ских

материалов

электромагнитные

портреты

электрического

поля

Гц

для

участка

линии

отсутствием

наличием

проблемной

зоны

».

Приведены

расчеты

общего

годо

вого

экономического

эффекта

от

использования

разработанной

системы

мониторинга

для

снижения

потерь

электроэнергии

линиях

электропередачи

настоящее время источники электромагнитных полей (ЭМП) получают

все более широкое распространение на производственных и коммуналь-

но-бытовых объектах. При этом усиливается воздействие на информаци-

онно-технологическое оборудование, в том числе, построенное на основе

микропроцессорных устройств, а также биологические объекты, что повышает акту-

альность обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС).

Проведенные исследования [1] показали возможность превышения предельно-

допустимых уровней (ПДУ) ЭМП, создаваемых как системами радиосвязи, электро-

техническим оборудованием, включая воздушные линии электропередачи, силовые

трансформаторы, электрические щиты, силовую и осветительную электропроводку,

энергосберегающие лампы и т.п., а также информационно-технологическим оборудо-

ванием, в частности, компьютерной техникой, так и вторичными источниками электро-

магнитного излучения (ЭМИ) (трубопроводами, радиаторами отопления, металличе-

ской арматурой и т.п.), в условиях раздельного и комбинированного воздействия.

При этом опасность электромагнитных излучений часто недооценивается, а не-

обходимая защита применяется не во всех случаях, несмотря на то что соответству-

ющие технологии обычно требуют постоянного присутствия человека.

Для улучшения электромагнитной обстановки необходим ее постоянный мони-

торинг, особенно при неопределенности частотных диапазонов и характера распро-

странения в пространстве электромагнитных полей.

Известные способы инструментального контроля имеют узкую область приме-

нения в силу того, что основаны на измерении отдельных составляющих ЭМП, не

учитывают воздействие ЭМИ от нескольких источников [2–7] и влияние микрокли-

мата на электромагнитное поле в широком частотном диапазоне (до 3 ТГц) [8–12].

Кроме этого, проблематичным является формирование объективной компьютерной

модели электромагнитной обстановки с учетом комбинированного влияния электро-

магнитных излучений [13–19].

Наиболее известные системы контроля [20–24] не позволяют проводить многопа-

раметрический электромагнитный мониторинг (контроль составляющих ЭМП во всех

нормируемых частотных диапазонах до 3 ТГц); формировать двумерные и трехмер-

ные электромагнитные портреты (в виде картин распределения в пространстве со-

ставляющих электромагнитного поля) и картины опасности ЭМИ (в форме карт допу-

стимого времени пребывания человека) в условиях комбинированного воздействия;

интегрировать необходимую совокупность приборов для проведения контроля в рас-

ширенном до 3 ТГц диапазоне частот; визуализировать опасные зоны контролируе-

мого пространства и выбирать защитные мероприятия для обеспечения электромаг-

Page 3

нитной совместимости в условиях многофакторного

влияния, в том числе с учетом микроклимата.

Поэтому проблематичным является получение

адекватных комбинированных электромагнитных

портретов и картин опасности ЭМИ, что не позволяет

обосновать рациональную совокупность защитных

мероприятий.

На базе Алтайского государственного техническо-

го университета имени И.И. Ползунова разработа-

на интеллектуализированная система мониторинга

электромагнитной обстановки [25–27] (информаци-

онно-вычислительная система с интеллектуальной

поддержкой при решении определенных задач с уча-

стием человека), позволяющая автоматизированно

оценивать опасность ЭМИ и с помощью разработан-

ного пакета специализированных программ выбирать

эффективные экранирующие устройства в зонах вли-

яния переменных электрических и/или магнитных,

и/или электромагнитных полей. При этом использует-

ся принципиально новый подход, учитывающий воз-

можность одновременного влияния и усиление ре-

зультирующего действия нескольких источников ЭМИ.

Система мониторинга состоит из аппаратного бло-

ка, набора аппаратных адаптеров (для подключения

измерителей к персональной электронно-вычисли-

тельной машине —ПЭВМ) и ПЭВМ, оснащенной на-

бором специализированных программ, разработан-

ных специально для системы.

Аппаратный блок интеллектуализиро ванной сис-

темы включает:

– измерительные приборы (ИПЭП-1, ИПП-2, МТМ 01,

BE-метр-AT-004, П3-41);

– устройство для анализа спектра электромагнитных

сигналов и оценки эффективности экранирования

(рисунок 1);

– анализатор ра дио частотного спектра АКС-1201;

– лазерный дальномер Bosch PLR 50;

– металлодетектор White's Coinmaster;

– другие устройства для контроля факторов, влия-

ющих на состояние электромагнитной обстановки

(при необходимости).

В таблице 1 и на рисунках 2–8 приведены основные

измерительные приборы аппаратного блока интеллек-

туализированной системы, каждый из которых может

Рис

. 1.

Структурная

схема

устройства

для

спек

трального

анализа

электромагнитного

излучения

1 —

источник

питания

, 2 —

делитель

напряжения

3 —

измерительный

датчик

, 4 —

усилитель

сигнала

5 —

портативный

персональный

компьютер

, 6 —

ис

точник

ЭМИ

, 7 —

экранирующее

покрытие

, 8 —

поли

мерный

корпус

Табл. 1. Основное оборудование

аппаратного блока интеллектуализированной системы

Наименова-

ние прибора

Диапазон

измерений

Канал связи

с ПЭВМ

Контролируемый

параметр

Устройство

для анали-

за спектра

ЭМИ

от 5 Гц до 10 МГц

TRS

мощность сигнала,

дБ/мВт

Анализатор

спектра-

АКС-1201

от 3 МГц до 2 ГГц

RS-232C

мощность сигнала,

дБ/мВт

ИПЭП-1

электростатическое

поле

RS-232C

E, кВ/м

МТМ-01

постоянное магнитное

поле

интерфейс

пользователя

H, А/м

ВЕ-метр-

АТ-004

от 45 Гц до 55 Гц;

от 2 кГц до 400 кГц

Bluetooth

E, кВ/м В, мкТл

П3-41

от 10 кГц до 50 МГц

от 10 кГц до 300 МГц

от 300 МГц до 40 ГГц

адаптер

COM-USB

(тип А)

H, А/м
E, В/м

ППЭ, мкВт/см

ИПП-2

от 300 ГГц до 3 ТГц

RS-232

плотность потока,

Вт/м

Рис

. 2.

Устройство

для

анализа

спектра

ЭМИ

Рис

. 3.

Анализатор

спектра

АКС

-1201

Рис

. 4.

ИПЭП

-1

Рис

. 5.

МТМ

-01

Рис

. 7.

3-41

Рис

. 8.

ИПП

-2

Рис

. 6.

ВЕ

метр

АТ

-004

№

2 (59) 2020

Page 4

быть заменен соответствующим аналогом с более вы-

сокими характеристиками. Набор функций, которые

должны выполняться подключаемыми аппаратными

средствами, обеспечивает автоматизированное вы-

полнение контроля и визуализации электромагнитной

обстановки. При этом базовые приборы интеллекту-

ализированной системы помещаются в центральный

кейс, расширяемый при необходимости встраиваемы-

ми контейнерами для дополнительных приборов.

Степень опасности ЭМИ оценивается не только

по всем нормируемым параметрам электромагнит-

ного поля до 40 ГГц (на основе ранее разработанных

принципов многочастотного контроля), но и с учетом

показателей микроклимата, интенсивности электро-

магнитных излучений широкого диапазона частот (до

3000 ГГц) и при необходимости других физических

факторов, в том числе в условиях их совокупного

влияния. Дополнительно интеллектуализированная

система позволяет контролировать электротехни-

ческие свойства материалов и геометрические раз-

меры технических объектов с учетом их взаимного

расположения, включая источники ЭМИ.

Для моделирования пространственного распре-

деления составляющих электромагнитного поля

используется современный метод численной элек-

тродинамики, основанный на дискретизации за-

писанных в дифференциальной форме уравнений

Максвелла — метод конечных разностей во вре-

менной области (FDTD) [28]. Метод FDTD позволяет

рассматривать временные измерения таким же спо-

собом, как и пространственные. В рамках этого ме-

тода исследуемая часть пространства и временной

интервал подвергаются равномерной дискретизации

с заданием начальных условий. Метод FDTD позво-

ляет провести симуляцию (модельный эксперимент)

и проследить эволюцию электромагнитного процес-

са во времени. При этом составляющие ЭМП или по-

тенциалы вычисляются в узлах структурированной

(например, кубической) сетки. Поскольку метод ра-

ботает во временной области, он позволяет получать

результат для широкого спектра длин волн за один

цикл расчета, а также эффективно проводить ком-

пьютерное моделирование электромагнитного поля

с возможностью задания анизотропных, дисперсных

и нелинейных сред [27, 28].

Программная реализация метода может быть

представлена в виде последовательного вычисле-

ния взаимозависимых формул [27, 28]:

+ (

–

– 1,

–

– 1

)/2; (1)

+ (

–

– 1

–

– 1,

)/2; (2)

+ (

–

– 1,

–

– 1,

)/2; (3)

+ (

+ 1,

–

+ 1

)/2; (4)

+ (

+ 1

–

+ 1,

)/2; (5)

+ (

+ 1,

–

+ 1,

)/2, (6)

где

— значения проекции вектора на-

пряженности электрического поля на соответствую-

щие оси внутри вокселя с координатами (

) [27,

28];

— соответственно, значения про-

екции вектора напряженности магнитного поля.

Разработанная технология обеспечения электро-

магнитной совместимости [25–27], схематично пред-

ставленная на рисунке 9, основана на следующем. На

основании ограниченного числа измерений проводит-

Рис

. 9.

Принципы

обеспечения

электромагнитной

совместимости

Уточнение граничных

условий моделируемой

области пространства

Измерение нормируе-

мых параметров других

наиболее значимых

физических факторов

Визуализация распре-

деления интенсивности

сублимированного ЭМИ

Измерение параметров

ЭМП в частотных

диапазонах до 300 ГГЦ

Измерение

геометрических

параметров

Измерение плотности

потока ЭМИ в диапазоне

частот 300 ГГЦ – 3 ТГц

Спектральная

диагностика электро-

магнитной обстановки

Точечные

картины опасности

Электромагнитные

портреты

Цилиндрические

картины опасности

Компьютерная

обработка данных

Выбор защитных

мер для обеспечения

электромагнитной

совместимости

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Page 5

ся моделирование параметров ЭМП на рассматрива-

емом объекте. В соответствии с разработанным алго-

ритмом формируется трехмерная модель помещения

с источниками ЭМИ, грани которых рассматриваются

как самостоятельные источники, а модель учитывает

их совместное влияние. По результатам моделирова-

ния строится картина опасности, представляющая со-

бой карту допустимого времени пребывания человека

в различных зонах исследуемого пространства, путем

преобразования узловых значений шкал напряжен-

ности электрического, магнитного полей или плотно-

сти потока энергии в узловые значения допустимого

времени пребывания в опасных зонах. Полученная

таким образом картина опасности, называемая точеч-

ной (рисунок 10), представляет собой изображение

в виде цветных областей, окрашенных в различные

тона в зависимости от числового значения допустимо-

го времени. Справа помещается шкала допустимого

времени, с помощью которой можно визуально опре-

делить потенциально опасные зоны в зависимости от

цветового оттенка изображения в любой области мо-

делируемого пространства [25–27].

Полученная с помощью интеллектуализированной

системы картина опасности ЭМИ (рисунок 10) исполь-

зуется для обоснования мероприятий по защите вре-

менем и расстоянием, а пакет специализированных

программ позволяет проводить автоматизированный

выбор эффективного экранирования [25–27].

Кроме этого, разработанную систему предлага-

ется использовать для снижения потерь электро-

энергии в линиях электропередачи в соответствии

с рассмотренными выше принципами обеспечения

электромагнитной совместимости в части форми-

рования электромагнитных портретов, в процессе

которого визуализируется интенсивность электро-

магнитных излучений в широком диапазоне частот

до субмиллиметрового диапазона. По результатам

моделирования выявляются «проблемные зоны»

по критерию наиболее высокой интенсивности ЭМИ

в расширенном до 3 ТГц диапазоне частот и разра-

батываются инженерно-технические мероприятия.

Эффективность снижения потерь электроэнергии

с использованием системы рассмотрена на приме-

ре полученных результатов исследований на одном

из крупных предприятии Сибири, которое снабжает-

ся электроэнергией по двум параллельно работаю-

щим кабельным линиям напряжением 10 кВ марки

ААБл-3×70 и длиной 1,3 км. При этом наибольшая

полная мощность составляет

max

950

+ j

250 кВА,

а время использования максимальной нагрузки

max

2888 ч.

Для общей оценки эффективности снижения по-

терь электроэнергии в линиях электропередачи ис-

пользован общепризнанный метод расчета по време-

ни наибольших потерь (в расчете учитывалось только

активное сопротивление), включающий использова-

ние, в том числе, нижеуказанных формул [29–31].

Определив с помощью стандартных выражений

[29–31] активное сопротивление кабельных линий

(0,288 Ом) и время наибольших потерь (1494 ч), по-

требленную электроэнергию за год можно рассчи-

тать по формуле [29–31]:

= P

max

= 2 743 600 кВт·ч,

(7)

где

max

— наибольшая активная мощность, кВт.

Потери электроэнергии определяются в соответ-

ствии с выражением [29–31]:

max



= —



950

+ 250

—

· 0,288



· 1494 · 10

-3

4152 кВт·ч, (8)

где

max

— наибольшая полная мощность, кВA;

—

номинальное напряжение сети, кВ.

Затраты на электроэнергию рассчитываются

(принимается во внимание, что кабельные линии

находятся в границах балансовой принадлежности

предприятия) по формуле [29–31]:

(



)



kW·h

= (2 743 600

4152)



· 3,87298

10641988,5 руб., (9)

где

— количество потребленной электроэнергии,

кВт∙ч;



— потери электроэнергии, кВт∙ч;

kW·h

—

стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии, руб. (без НДС по

состоянию на май 2019 года — 3,87298 руб.).

С помощью интеллектуализированной системы

получено несколько десятков электромагнитных

портретов для исследуемой линии. На рисунке 11

Рис

. 10.

Точечная

комбинированная

картина

опасности

ЭМИ

(

)

вблизи

испытательной

установки

для

проверки

диэлектрических

материалов

(

номинальное

напряжение

установки

—

до

кВ

)

8,00
7,21
6,43
5,64
4,85
4,07
3,28
2,49
1,21
0,92

Рис

. 11.

Электромагнитный

портрет

электрического

поля

промышленной

частоты

для

надежного

участка

кабельной

линии

(

вид

сверху

)

№

2 (59) 2020

Page 6

показана картина распределения электрического

поля промышленной частоты на одном из участков

линии без «проблемных зон», а на рисунке 12 —

электромагнитный портрет электрического поля

50 Гц для другого участка линии с наличием «про-

блемной зоны» (на рисунке 12 указано стрелкой).

Как видно из рисунка 11, вдоль указанного участ-

ка кабельной линии напряженность электрического

поля промышленной частоты практически одина-

кова и составляет порядка 2 кВ/м на расстоянии

5 см от каждой линии. Однако, как показывает ана-

лиз 2-го электромагнитного портрета (рисунок 12),

на другом участке линии выявлена «проблемная

зона» с высокой напряженностью электрического

поля, значение которой достигает ≈ 8 кВ/м на рас-

стоянии 5 см от линии слева и превышает уровень

поля по сравнению с другими зонами кабельной ли-

нии. При этом очевидно, что даже в остальных зо-

нах этого участка (рисунок 12) напряженность поля

почти в 2 раза превышает интенсивность электри-

ческого поля по сравнению с расчетными данными

надежных участков линии (рисунок 11).

Общеизвестно, что потери электроэнергии в ли-

ниях электропередачи зависят от множества фак-

торов, включая величину сопротивления и про-

пускаемого тока [29–31]. Поэтому в рамках общей

оценки эффективности снижения потерь электро-

энергии с использованием разработанной системы

были выполнены мероприятия по снижению реак-

тивной составляющей тока (с помощью установки

компенсирующего устройства), активного тока (за

счет выполнения мероприятий по энергосбереже-

нию) и активного сопротивления линии (путем вы-

явления и устранения «проблемных зон»).

После выполнения совокупности указанных ме-

роприятий наибольшая мощность в линии соста-

вила

max

914

+ j

85 кВА. Таким образом, в соот-

ветствии с формулами (7–9) [29–31], потребленная

энергия за год составила 2 639 632 кВт∙ч, потери

электроэнергии — 3625,6 кВт∙ч, затраты на элек-

троэнергию — соответственно 10 237 283,8 руб.

Годовой экономический результат от использова-

ния разработанной системы составил 404 704,7 руб.

Учитывая затраты на реализацию предлагаемых

Рис

. 12.

Электромагнитный

портрет

электрического

поля

Гц

для

участка

линии

наличием

проблемной

зоны

» (

вид

сверху

)

мероприятий (40 777 руб.), связанные с установкой

компенсирующего устройства, проведением элек-

тромагнитного мониторинга и стоимостью дополни-

тельных материалов, общий годовой экономический

эффект от использования разработанной системы

мониторинга составил 363 927,7 руб.

Таким образом, полученные результаты ис-

следований подтверждают целесообразность ис-

пользования интеллектуализированной системы

мониторинга не только для обеспечения электро-

магнитной совместимости на производственных

и коммунально-бытовых объектах, но и для сни-

жения потерь электроэнергии в линиях электро-

передачи, выявляя дополнительные области при-

менения разработанной системы для раскрытия ее

потенциальных возможностей.

Работа выполнена в Алтайском государствен-

ном техническом университете им. И.И. Ползунова

при поддержке Ассоциации «Глобальная энергия»

(грант № МГ-2015/04/2) и Российского научного фон-

да (грант 20-19-00091).

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Титов Е.В., Сошников А.А., Мига-

лев И.Е. Мониторинг электромаг-

нитной обстановки на объектах

электроэнергетики и создание сис-

темы защиты на основе современ-

ных информационных технологий:

отчет о НИР (итоговый). Неком-

мерческое партнерство по разви-

тию международных исследований

и проектов в области энергетики

«Глобальная энергия». Барнаул,

2016. 131 с. / Titov E.V., Soshnikov

A.A., Migalev I.E. Monitoring of elec-

tromagnetic environment in power

sites and arrangement of the protec-

tion system based on modern informa-

tion technologies: report on research

activities (overall). Global energy,

non-commercial partnership for devel-

opment of international research and

projects in power industry. Barnaul,

2016. 131 p. (In Russian)

2. Lin H. [et al.] Characteristics of Elec-

tric Field and Radiation Pattern on

Diﬀ erent Locations of the Human

Body for In-Body Wireless Com-

munication. IEEE Transactions on

Antennas and Propagation, 2013,

vol. 61., no. 10, pp. 5350-5354.

3. Jinyu Z., Yifan Z. Combined Ex-

posure Ratio Evaluation for Micro-

Power Devices. IEEE Access, 2018,

vol. 6, pp. 19175-19181.

4. Guo J. [et al.] Calculation of High-

Frequency Electromagnetic Field

Coupling to Overhead Transmission

Line Above a Lossy Ground and

Terminated With a Nonlinear Load.

IEEE Transactions on Antennas and

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Page 7

Propagation, 2019, vol. 67, no. 6,

pp. 4119-4132.

5. Beura C.P., Beltle M., Tenbohlen S.

Positioning of UHF PD Sensors on

Power Transformers Based on the

Attenuation of UHF Signals. IEEE

Transactions on Power Delivery,

2019, vol. 34, no. 4, pp. 1520-1529.

6. Trinchero D. [et al.]. Field Probes

Performance for the Measurement

of Spread-Spectrum Radio Signals.

IEEE Antennas and Wireless Propa-

gation Letters, 2009, vol. 8, pp. 494-

497.

7. Okrainskaya I.S., Gladyshev S.P.,

Sidorov A.I. Investigation of the mag-

netic ﬁ eld intensity near the equip-

ment of the 500 kV power substa-

tion. IEEE International Conference

on Electro/Information Technology

(EIT), 2015, pp. 184-187.

8. O’Hara J.F., Grischkowsky D.R. Com-

ment on the Veracity of the ITU-R

Recommendation for Atmospheric

Attenuation at Terahertz Frequen-

cies. IEEE Transactions on Tera-

hertz Science and Technology, 2018,

vol. 8, no. 3, pp. 372-375.

9. Norouzian F. [et al.] Rain Attenua-

tion at Millimetre Wave and Low-THz

Frequencies. IEEE Transactions on

Antennas and Propagation, 2020,

vol. 68, no. 1. pp. 421-431.

10. Saied I.M. [et al.] Terahertz Spec-

troscopy for Measuring Multiphase

Fractions. IEEE Transactions on

Terahertz Science and Technology,

2017, vol. 7, no. 3, pp. 250-259.

11. Chen G. Terahertz-Wave Imaging

System Based on Backward Wave

Oscillator. IEEE Transactions on

Terahertz Science and Technology,

2012, vol. 2, no. 5, pp. 504-512.

12. Tavarov S.S., Sidorov A.I., Medvede-

va V.Y. Servicing of the 500 kV trans-

mission lines with the use of calcu-

late cards of intensity distribution in

electric ﬁ eld of industrial frequency.

2nd International Conference on In-

dustrial Engineering, Applications

and Manufacturing (ICIEAM), 2016,

pp. 1-4.

13. Choi H., Baek J., Jung K. Compre-

hensive Study on Numerical Aspects

of Modiﬁ ed Lorentz Model Based

Dispersive FDTD Formulations.

IEEE Transactions on Antennas and

Propagation, 2019, vol. 67, no. 12,

pp. 7643-7648.

14. Dowd B.W., Diaz R.E. FDTD Simu-

lation of Very Large Domains Ap-

plied to Radar Propagation Over the

Ocean. IEEE Transactions on Anten-

nas and Propagation, 2018, vol. 66,

no. 10, pp. 5333-5348.

15. Zhu D. [et al.] A Novel Eﬃ cient WLP-

Based BOR FDTD Method With

Explicit Treating Ideology. IEEE Ac-

cess, 2019, vol. 7, pp. 16858-16869.

16. Lup A. [et al.] Parametric macromod-

els for the RF behavior of capacitive

switches. International Symposium

on Fundamentals of Electrical Engi-

neering (ISFEE), 2018, pp. 1-6.

17. Feng N. [et al.] An Accurate 3-D

CFS-PML Based Crank–Nicolson

FDTD Method and Its Applications

in Low-Frequency Subsurface Sens-

ing. IEEE Transactions on Anten-

nas and Propagation, 2018, vol. 66,

no. 6, pp. 2967-2975.

18. Bao H.G., Ding D.Z., Chen R.S.

A Hybrid Spectral-Element Finite-

Diﬀ erence Time-Domain Method for

Electromagnetic Simulation. IEEE

Antennas and Wireless Propaga-

tion Letters, 2017, vol. 16, pp. 2244-

2248.

19. Ralchenko M. [et al.] Near-Field VLF

Electromagnetic Signal Propagation

in Multistory Buildings. IEEE Trans-

actions on Antennas and Propaga-

tion, 2018, vol. 66, no. 2, pp. 848-

856.

20. Jianxuan L. [et al.] Real-time Mea-

surement and Evaluation System of

Electromagnetic Field Emission with

Short-time Frequency Conversion

Based on Virtual Instrument Technol-

ogy. Cross Strait Quad-Regional Ra-

dio Science and Wireless Technol-

ogy Conference (CSQRWC), 2018,

pp. 1-3.

21. Djuric N. [et al.] The EMF RATEL

Service for Monitoring and Public

Informing on EMF Exposure. IEEE

Conference on Computer Communi-

cations Workshops (INFOCOM WK-

SHPS), 2019, pp. 909-910.

22. Wang H. [et al.] A Millimeter-Wave

Broadband in situ Alignment and

Monitor System Based on Interfero-

metric Direction-Finding Antenna.

IEEE Transactions on Plasma Sci-

ence, 2018, vol. 46, no. 6, pp. 1990-

1994.

23. Guo X. [et al.] Distributed Electro-

magnetic Spectrum Detection Sys-

tem Based on Self-organizing Net-

work. 12th International Symposium

on Antennas, Propagation and EM

Theory (ISAPE), 2018, pp. 1-5.

24. Botero-Valencia J. [et al.] Data Re-

duction in a Low-Cost Environmental

Monitoring System Based on LoRa

for WSN. IEEE Internet of Things

Journal, 2019, vol. 6, no. 2, pp. 3024-
3030.

25. Soshnikov A., Migalyov I., Titov E.

Principles of Functioning of Techno-
logical  Module  for  Danger  Estima-
tion  of  Combined  Electromagnetic
Field.  Procedia  Engineering,  2016,
vol. 165, pp. 1027-1034.

26. Titov E., Migalyov I. The technology

of electromagnetic radiation danger
estimation using the hardware-soft-
ware module. MATEC Web of Con-
ferences, 2017, vol. 102, pp. 1-4.

27. Migalev I.E., Soshnikov A.A., Titov

E.V.  Technology  of  Electromagnetic
Radiation  Danger  Presentation.  In-
ternational Ural Conference on Elec-
trical  Power  Engineering  (UralCon),
2019, pp. 169-173.

28. Sullivan D.M. Electromagnetic simu-

lation using the FDTD method. IEEE
Microwave Theory and Techniques
Society, 2000, 176 p.

29. Железко Ю.С. Потери электроэ-

нергии. Реактивная мощность. Ка-
чество  электроэнергии:  руковод-
ство  для  практических  расчетов.
М.: ЭНАС, 2009. 456 с.  / Zhelezko
Yu.S. Power losses. Reactive power.
Power quality: guideline for practical
calculations.  Moscow,  ENAS  Publ.,
2009. 456 p. (In Russian)

30. Володина Н.А. [и др.]. Основы

электромагнитной совместимости.
Под  ред.  Р.Н.  Карякина.  Барна-
ул:  ОАО  «Алтайский  полиграфи-
ческий  комбинат»,  2007.  479  с.  /
Volodina N.A. (and others). Basics of
electromagnetic compatibility. Edited
by  Karyakina  R.N.  Barnaul,  OAO
Altayskiy  poligraﬁ cheskiy  kombinat,
2007. 479 p. (In Russian)

31. Справочник по энергоснабжению

и  электрооборудованию  промыш-
ленных  предприятий  и  обще-
ственных  зданий.  Под  общ.  ред.
С.И.  Гамазина,  Б.И.  Кудрина,
С.А.  Цырука.  М.:  Издательский
дом  МЭИ,  2010.  745  с.  /  Book  of
reference on power supply and elec-
trical  equipment  of  industrial  enter-
prises  and  public  buildings.  Under
general  editorship  of  Gamazin  S.I.,
Kudrin  B.I.,  Tsyruk  S.A.  Moscow,
MPEI  Publ.,  2010.  745  p.  (In  Rus-
sian)

№

2 (59) 2020

Оригинал статьи: Использование интеллектуализированной системы мониторинга для обеспечения электромагнитной совместимости и снижения потерь электроэнергии

Ключевые слова: интеллектуализированная система, автоматизированный контроль, визуализация электромагнитной обстановки, совокупное воздействие ЭМИ, компьютерное моделирование, электромагнитная совместимость, потери электроэнергии

Читать онлайн

Для обеспечения электромагнитной совместимости предложен подход, основанный на формировании картин опасности в виде карты допустимого времени пребывания человека в различных зонах исследуемого пространства, полученных по результатам ограниченного числа измерений и моделирования электромагнитного поля в условиях многофакторного влияния нескольких источников электромагнитного излучения и микроклимата. Представлены структура и техническая характеристика основного оборудования аппаратного блока интеллектуализированной системы. Приведены точечная комбинированная картина опасности электромагнитных излучений вблизи испытательной установки с номинальным напряжением до 35 кВ для проверки диэлектрических материалов и электромагнитные портреты электрического поля 50 Гц для участка линии с отсутствием и наличием «проблемной зоны». Приведены расчеты общего годового экономического эффекта от использования разработанной системы мониторинга для снижения потерь электроэнергии в линиях электропередачи.