Вестник МГТУ. 2018, №4.

Вестник МГТУ. 2018. Т. 21, № 4. С. 607-615. DOI: 10.21443/1560-9278-2018-21-4-607-615 УДК 621.311 В. Н. Селиванов, М. Б. Баранник, В. А. Билин, Б. В. Ефимов, В. В. Колобов, Я. А. Сахаров Анализ результатов многолетнего мониторинга токов в нейтралях автотрансформаторов Кольский научный центр РАН совместно с Полярным геофизическим институтом проводит работы по исследованию влияния геомагнитных бурь на состояние электрических сетей и трансформаторных подстанций на Кольском полуострове и в Карелии. Создана региональная система мониторинга токов в нейтралях трансформаторов, собравшая значительный массив информации о влиянии геомагнитных возмущений на электрическую сеть протяженностью 800 км. Воздушные линии электропередачи являются гигантскими антеннами, улавливающими из окружающего пространства электромагнитную энергию любой природы. Анализ накопленных за многие годы данных показывает, что в токе заземленной нейтрали присутствуют достоверные отклики на широкий спектр электромагнитных явлений на Земле и в околоземном пространстве: импульсные и квазисинусоидальные пульсации геомагнитного поля, крайне низкочастотные составляющие сигналов искусственного происхождения, разряды молний и внутренние переходные процессы в энергосистеме. Для идентификации явлений используется визуальный метод анализа временных и спектральных характеристик сигналов, который занимает много времени и является достаточно субъективным. Всегда существует вероятность, что останутся незамеченными какие-либо важные, ранее не идентифицированные явления. В статье описаны характерные особенности сигналов, обнаруженных в токах нейтрали силовых трансформаторов. Рассмотрены алгоритмы цифровой обработки сигналов, которые могут быть использованы для создания программ автоматического анализа больших массивов данных. В наибольшей степени для исследования нестационарных сигналов сложной структуры подходят численные методы, основанные на вейвлет-разложении и преобразовании Фурье. Ключевые слова: геомагнитная буря, геоиндуктированный ток, воздушная линия электропередачи, цифровая обработка сигналов, вейвлет-преобразование. Введение Линии электропередачи являются гигантскими антенными системами, улавливающими электромагнитные волны на большой территории. С ноября 2003 г. на ряде подстанций Кольской энергосистемы проводятся измерения токов в нейтралях трансформаторов и автотрансформаторов. Основная цель этих измерений - регистрация геоиндуктированных токов (ГИТ), протекающих в нейтралях в периоды геомагнитных бурь (ГМБ) [1]. Однако анализ накопленных данных показывает, что устройства регистрации ГИТ позволяют получать информацию о таких явлениях в энергосистеме, как переходные процессы при коммутациях, грозовые перенапряжения, влияние сторонних источников и т. д. Измерение тока в нейтралях трансформаторов магистральных подстанций позволяет проводить сбор и анализ данных, прямо или косвенно характеризующих влияние различных внешних воздействий на работу энергосистемы и исследовать ее реакцию на эти воздействия. За 15 лет проведения регистраций ГИТ нами накоплен значительный массив данных, касающихся не только ГМБ, но и иных явлений, как в высоковольтных сетях, так и в магнитосфере. Уникальное расположение и развитая энергетическая инфраструктура Мурманской области позволяют использовать ее магистральные электрические сети в качестве лаборатории по исследованию воздействия на них электромагнитных излучений природного и техногенного характера. Мировой опыт показал, что ГМБ являются причиной разнообразных функциональных нарушений и аварий электрооборудования в системах проводной связи, электроэнергетических системах, системах сигнализации и связи на железнодорожном транспорте, системах антикоррозионной защиты магистральных нефтегазопроводов, системах управления и контроля, которые интенсивно оснащаются новой микропроцессорной техникой, высокочувствительной к помехам. Поэтому обеспечение надежного функционирования топливно-энергетического комплекса и систем связи в условиях электромагнитных воздействий в Арктическом регионе России является актуальной проблемой в настоящее время, и для ее решения необходима разработка методов прогнозирования и профилактики рисков природных и техногенных катастроф, включая моделирование чрезвычайных ситуаций. М етоды исследования Кольский научный центр РАН совместно с Полярным геофизическим институтом проводит работы по исследованию влияния ГМБ на состояние энергетических сетей и трансформаторных подстанций на Кольском полуострове и в Карелии с использованием разработанной региональной системы мониторинга ГИТ [2]. Для исследования выбраны подстанции в Кондопоге, Лоухах, Апатитах и Мурманске на магистральной линии 330 кВ и подстанция в пос. Ревда на линии 110 кВ. 607