Вестник МГТУ. 2018, №4.

Селиванов В. Н. и др. Анализ результатов многолетнего мониторинга токов... Система мониторинга ГИТ позволяет проводить регистрацию квазипостоянных токов в нейтралях автотрансформаторов, а также контролировать содержание гармоник в сети. Каждые 0,1 с регистрируются и записываются в файл следующие составляющие полного тока в нейтрали, полученные разложением в ряд Фурье с интегрированием на временном интервале 0,1 с: - постоянная составляющая I 0 , несущая информацию непосредственно о ГИТ; она содержит также сигнал смещения нуля датчика тока, обусловленного остаточной индукцией в магнитопроводе датчика и температурным дрейфом в элементах схемы. Сигнал может быть положительным или отрицательным 1 5T в зависимости от направления тока и вычисляется по формуле I 0 = — Г I N где IN(t) - мгновенное 5 T 5 0 значение тока нейтрали; T = 0,02 c - период промышленной частоты; 5 T = 0,1 c - интервал интегрирования; - амплитудные значения токов первой, второй и третьей гармоник, которые позволяют оценить изменение гармонического состава полного тока в нейтрали при протекании ГИТ значительной амплитуды. В нормальном режиме токи второй и третьей гармоники пренебрежимо малы, поэтому можно считать, что их рост обусловлен только насыщением магнитопровода автотрансформатора, вызванным геоиндуктированным током. Токи гармоник могут быть только положительными, так как они являются значениями амплитуд, 5T J IN ( t )sin 0 вычисленными по формуле I k = B k2 +C k2 , где k = 1, 2, 3 - номер гармоники; B k = 2 5 T и C k = — f IN ( t )c o s I I n k — | dt - коэффициенты ряда Фурье для k -й гармоники. 5 T T 0 В настоящее время анализ данных выполняется посредством визуальной оценки временных и частотных характеристик сигналов. В ходе предварительного анализа кривых тока нейтрали и их спектральных характеристик выявлены следующие характерные реакции энергосистемы на внешние и внутренние электромагнитные воздействия: 1) собственно ГИТ, для мониторинга которых создана система регистрации. При характерной частоте от 0,001 до 0,1 Гц амплитуда ГИТ может достигать 300 А; 2) пульсации магнитосферы Земли. В качестве примера можно привести пульсации типа Pc1, которые представляют собой квазисинусоидальные колебания с периодом от 0,2 до 5 с, имеющие характерную модуляцию амплитуды в виде отдельных волновых пакетов, создающих сложную картину биений. Длительность серий Рс1 составляет от получаса до нескольких часов, амплитуда не превышает десятков милиампер, тем не менее система регистрации ГИТ неоднократно фиксировала подобные возмущения; 3) внешние техногенные воздействия. Анализ спектров токов ГИТ позволяет надежно идентифицировать электромагнитные воздействия искусственного происхождения. Например, в 2014 г. совместно с Геологическим институтом КНЦ РАН проводился эксперимент "Феникс-2014" по исследованию строения земной коры с использованием воздушных линий электропередачи. Крайне низкочастотные сигналы, возбуждаемые в воздушной линии в Мурманске, фиксировались нашей системой мониторинга даже в нейтрали трансформатора в Лоухах на расстоянии 380 км от источника сигнала; 4) внешние и внутренние быстропротекающие воздействия электромагнитной природы (например, молниевые разряды, переходные процессы в элементах энергосистемы, смежных с трансформатором, связанные как со штатными коммутациями, так и с технологическими нарушениями: короткие замыкания, автоматические отключения и т. д.). Несмотря на то что любые процессы в нейтрали длительностью меньшей, чем 0,1 c, фиксируются системой мониторинга единственной точкой на кривой тока, факт воздействия регистрируется достаточно надежно, а в некоторых случаях можно даже оценить относительную энергию явления. За 15 лет наблюдений на пяти подстанциях записано более чем 30 000 файлов суточных данных, ежедневно добавляется от 8 до 16 файлов, поэтому визуальный метод анализа занимает много времени и является субъективным. Нами поставлена задача алгоритмизировать и автоматизировать процесс обработки больших массивов данных с привлечением методов цифровой обработки сигналов. Результаты и обсуждение Геоиндуктированные токи, возникающие во время геомагнитных бурь Геомагнитные бури сопровождаются протеканием в земной ионосфере мощных электрических токов, которые могут возникать не только на высоких, но и на средних магнитных широтах. В частности, во время магнитных бурь в высоких широтах формируются авроральные ионосферные токи восточного и западного направлений (авроральные электроджеты), причем сила тока в электроджетах на высоте порядка 100 км может достигать 100 кА. Ионосферные токи меняются во времени, перемещаются в пространстве и, благодаря явлению электромагнитной индукции, стимулируют протекание в земле и токопроводящих цепях, имеющих заземление в двух и более точках, квазипостоянных (частотой от 1 до 100 мГц) геоиндуктированных токов. Напряженность наведенных электрических полей относительно 608