CC BY
71
ДИСТАНЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ЗАЗЕМЛЕНИЙ И УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ
Валерий Евгеньевич Митрохин
Омский государственный университет путей сообщения, 644046, Россия, г. Омск, пр. Маркса, д. 35, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой системы передачи информации, тел. (3812)41-17-77, e-mail: [email protected]
Михаил Валерьевич Митрохин
Омский государственный университет путей сообщения, 644046, Россия, г. Омск, пр. Маркса, д. 35, аспирант кафедры системы передачи информации, тел. (3812)31 -06-94, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрена разработка и оформление рекомендаций по методике съема и передачи информации с заземляющих устройств телекоммуникационной сети.
Ключевые слова: телекоммуникационная сеть, заземляющее устройство, токовый электрод, измерение сопротивления.
REMOTE MONITORING OF THE GROUNDING DEVICE
Valery E. Mitrokhin
Omsk State Transport University, 644046, Russia, Omsk, 35 Marksa pr., doctor of technical sciences, professor, head of transmission system, tel. (3812)31-06-94, e-mail: mitrokhin@li st.ru
Mikhail V. Mitrokhin
Omsk State Transport University, 644046, Russia, Omsk, 35 Marksa pr., postgraduate of transmission system, tel. (3812)31-06-94, e-mail: [email protected]
In this article the development and preparation of recommendations on how to pickup and transfer information from grounding devices telecommunication network.
Key words: telecommunications network, grounding device, the current electrode resistance measurement.
Статистика показывает, что число повреждений аппаратуры из-за бросков токов и напряжений удваивается каждые три-четыре года.
Это связано с тем, что плотность элементов на кристаллах микросхем за последние годы значительно увеличилась, это привело, соответственно к уменьшению напряжения пробоя. Поэтому даже при внешнем небольшом электромагнитном воздействии может возникнуть ситуация, которая приведет к повреждению микросхем.
В источниках электропитания сократилось количество трансформаторов и дросселей, индуктивность которых гасит выбросы питающего напряжения, уменьшились их размеры, при этом все больше функций выполняют электронные схемы, более подверженные воздействию перенапряжений. Кроме вывода из строя электронных блоков электропитающих устройств и нарушений его работы (сбоев в схемах генераторов, регуляторов и т. п.), существует
опасность попадания импульсных помех через цепи питания непосредственно в оборудование. [1,2]
Перенапряжения вызывают старение полупроводниковых структур, ошибки при передаче информации и уничтожение данных в запоминающих устройствах. Прямые удары молнии, а также попадание промышленного напряжения в незащищенные линейные сооружения и оборудование связи могут стать причиной пожара и гибели людей.
Значительный материальный ущерб связан и с косвенным влиянием грозовых разрядов. Он обусловлен нарушением технологических процессов вследствие выхода из строя систем технологического управления.
Авторами были проведены измерения сопротивления контура ЗУ. Контур состоит из вертикальных и горизонтальных электродов (металлическая труба диаметром 15 мм).
При параллельном соединении единичных заземлителей необходимо принимать во внимание эффект взаимного экранирования заземлителей, который сказывается в том, что общее сопротивление заземления уменьшается не пропорционально числу заземлителей, соединенных параллельно, а несколько меньше. Экранирование сказывается тем больше, чем ближе друг к другу будут расположены единичные заземлители.
Для определения сопротивления ЗУ в импульсном режиме по схеме, представленной на рисунке 1, использовалось оборудование:
- измерительный комплекс (ноутбук, модуль АЦП (осциллограф);
- генератор импульсного тока (ГИТ);
- безиндукционный шунт (БШ).
Рис. 1. Схема измерения и мониторинга сопротивления ЗУ
в импульсном режиме
Аналитически форму разрядного тока ГИТа можно представить биэкспоненциальным импульсом
і(і) = Іо(е-* - в~3) .
(1)
0,046 мкс-1, р = 0,48 мк
Зависимость графически представлена на рисунке 2.
В качестве коэффициентов примем а = 0,046 мкс-1, 3 = 0,48 мкс-1.
Рис. 2. Биэкспоненциальный импульс
Для того чтобы перейти из временной в частотную область, необходимо воспользоваться прямым преобразованием Фурье. Для облегчения расчетов воспользуемся готовыми аналитическим преобразованием, которое для биэкспоненциальной формы импульса примет вид
1(/) = Іо
1
1
(2)
0 + j ) (3 + j 2ж/)
Зависимости спектральной плотности, ее активная и мнимая части, определяемые из выражения (2), представлены на рисунке 3.
1-10
А/Гц
- 3
4 -10
І(/ 8-10- 5
- 4
8-10- 3-10
- 4-10
- 6-10
- 4
- 4 - 4
\Ч(/^ і (/
\ / р (*^/ )| іш(і ( /))
,, -
-100
-50
/'
кГц
100
Рис. 3. График спектральной плотности Аналогичным образом воспользуемся и для оценки напряжения, полученного из осциллограмм, временная характеристика которого
представлена на рисунках 4 и 5.
0
t
Рис. 4. Напряжение на заземляющем устройстве
8,4-Ю”3 “ А/Гц
3,6-10”3
ит 4-10-4 -1,2-103
- 4,4-103
100 -50 _ 0 кГц 100
]-------*
Рис. 5. График спектральной плотности по напряжению
Целью данного раздела оценить комплексное сопротивление ЗУ в спектре частот, которое определим как отношение падения напряжения на заземлении к току в токовой цепи:
2 (У) = ЩП
ЗУ I (У) (3)
Результат расчета представлен графически на рисунке 6.
Первые опытные данные показывают, что сопротивление ЗУ меняется во времени, а значит и по частоте [3]. Поэтому, необходимы дальнейшие исследования в данной области.
0 1 10 кГц 100
Рис. 6. Комплексное сопротивление ЗУ в спектре частот
Выводы:
1. Для предотвращения аварийных ситуаций и защиты информации в системах телекоммуникаций и автоматики необходимо проводить дистанционный мониторинг заземляющих контуров устройств защиты.
2. Разработанная система позволяет выполнить дистанционный мониторинг заземляющих устройств.
3. Разработана методика расшифровки и обработки результатов дистанционного мониторинга ЗУ в импульсном режиме и в спектре частот.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Митрохин В.Е. Линейные телекоммуникационные системы железнодорожного транспорта при импульсных электромагнитных влияниях// Информационные технологии на железнодорожном транспорте “Инфотранс-2000”: Материалы пятой международной научно-практической конференции/ Петербургский гос. ун-т путей сообщения, Санкт-Петербург. - 2000. - С. 186-190.
2. Митрохин В.Е., Жабина А.В., Долиненко В.А. Разработка системы технического обслуживания устройств грозозащиты аппаратуры железнодорожной автоматики и телекоммуникаций// Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте. ТрансЖАТ 2005: Материалы второй международной научно- практической конференции. Сочи. - 2005. - С. 34-40.
3. Митрохин В.Е., Гаранин А.Е., Доросинский Л.Р. Результаты измерения комплексного сопротивления заземления цифровой АТС в спектре частот// Третья российская конференция по заземляющим устройствам, Новосибирск. - 2008. - С. 205-208.
© В.Е. Митрохин, М.В. Митрохин, 2013
