Научная статья на тему 'Проблемы обеспечения работы автоматизированных систем управления животноводческим комплексом при эксплуатации энергонасыщенного оборудования'

Проблемы обеспечения работы автоматизированных систем управления животноводческим комплексом при эксплуатации энергонасыщенного оборудования Текст научной статьи по специальности «Сельскохозяйственные науки»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
животноводческий комплекс / контур заземления / телекоммуникации / функциональное заземление / электромагнитная совместимость / электроустановка / livestock complex / grounding loop / telecommunications / functional grounding / electromagnetic compatibility / electrical installation

Аннотация научной статьи по Сельскохозяйственные науки, автор научной работы — Кучин Н. Н., Шахтанов С. В., Иконостасова Л. Г., Приползин Е. Б.

Введение. В работе рассмотрены актуальные проблемы обеспечения устойчивой, надёжной работы автоматизированных систем управления крупным животноводческим комплексом в условиях работы близко расположенного мощного энергонасыщенного оборудования. Актуальность проблемы вытекает из априори возникающих объективных условий работы слаботочного телекоммуникационного оборудования, непосредственно расположенного в зоне мощных электромагнитных помех. Материалы и методы. Цель работы заключается в необходимости обеспечения электромагнитной совместимости совместно работающего оборудования различных классов применения и назначения. Для достижения данной цели проведён анализ разноплановых руководящих документов, направленных на организацию совместной эксплуатации мощного энергонасыщенного оборудования животноводческого комплекса при условии обеспечения безопасности людей и животных от поражения электрическим током с одновременным применением средств телекоммуникаций для автоматизированного управления производственным процессом комплекса в целом. В качестве метода и направления достижения поставленной цели рассмотрены варианты организации и совместного использования заземляющих устройств, находящихся в одной технической зоне. Результаты. Отдельное внимание уделено проектированию и обустройству функционального заземления и его особенностям по нормам заземления для обеспечения электромагнитной совместимости одновременно работающего слаботочного телекоммуникационного оборудования и мощного энергонасыщенного оборудования животноводческого комплекса. Обсуждение. В результате исследования выявлены общие принципы требований обеспечения электромагнитной совместимости оборудования животноводческих комплексов в целом при одновременном обеспечении электробезопасности персонала и животных. Приведена методика расчёта параметров функционального заземления с использованием специализированного программного комплекса. Описана процедура проведения подготовительных работ при организации конструирования отдельно расположенного функционального заземления с учётом свойств грунта и взаимного расположения заземлителей. Заключение. Внедрение и использование функционального заземления при эксплуатации слаботочных автоматизированных систем управления технологическими процессами на современных крупных энергонасыщенных животноводческих комплексах с множеством интеллектуальных компьютерных систем позволяет значительно снизить помехи слаботочным сетям управления за счёт более благоприятной электромагнитной обстановки. В результате снижаются риски нарушения производственных процессов содержания и откорма животных, что приводит в конечном итоге к росту экономической эффективности комплекса в целом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по Сельскохозяйственные науки , автор научной работы — Кучин Н. Н., Шахтанов С. В., Иконостасова Л. Г., Приползин Е. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Problems of ensuring the operation of automated livestock control systems when operating energy-satured equipment

Introduction. The work examines current problems of ensuring stable, reliable operation of automated control systems for a large livestock complex under operating conditions of nearby powerful energy-saturated equipment. The relevance of the problem stems from the a priori emerging objective operating conditions of low-current telecommunications equipment directly located in the zone of powerful electromagnetic interference. Materials and methods. The purpose of the work is the need to ensure electromagnetic compatibility of jointly operating equipment of various classes of application and purpose. To achieve this goal, an analysis was carried out of various guidance documents aimed at organizing the joint operation of powerful energy-saturated equipment of a livestock complex, subject to ensuring the safety of people and animals from electric shock with the simultaneous use of telecommunications tools for automated control of the production process of the complex as a whole. As a method and direction for achieving this goal, options for organizing and sharing grounding devices located in the same technical area are considered. Results. Special attention is paid to the design and arrangement of functional grounding and its features according to grounding standards to ensure electromagnetic compatibility of simultaneously operating low-current telecommunications equipment and powerful energy-saturated equipment of the livestock complex. Discussion. As a result of the study, general principles of requirements for ensuring electromagnetic compatibility of equipment in livestock farms as a whole were identified while simultaneously ensuring the electrical safety of personnel and animals. A method for calculating functional grounding parameters using a specialized software package is presented. The procedure for carrying out preparatory work when organizing the construction of a separately located functional grounding is described, taking into account the properties of the soil and the relative position of the grounding conductors. Conclusion. The introduction and use of functional grounding during the operation of low-current automated process control systems on modern large energy-saturated livestock farms with many intelligent computer systems can significantly reduce interference to low-current control networks due to a more favorable electromagnetic environment. As a result, the risks of disruption of production processes for keeping and feeding animals are reduced, which ultimately leads to an increase in the economic efficiency of the complex as a whole.

Текст научной работы на тему «Проблемы обеспечения работы автоматизированных систем управления животноводческим комплексом при эксплуатации энергонасыщенного оборудования»

XXXXXXXXX electrical technologies, electrical equipment XXXXXXXXX XXXXXXXX and power supply of the agro-industrial complex XXXXXXXX

Научная статья УДК 621.316.99

Б01: 10.24412/2227-9407-2024-6-56-66 ББ№ И088Т1

Проблемы обеспечения работы автоматизированных систем управления животноводческим комплексом при эксплуатации энергонасыщенного оборудования

Николай Николаевич Кучин1, Сергей Валентинович Шахтанов2в, Людмила Геннадиевна Иконостасова3, Евгений Борисович Приползин4

12 3Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, г. Княгинино, Россия 4 ООО «ННПП-2» Большемурашкинский свинокомплекс, р.п. Большое Мурашкино, Россия

1 nkuchin53@mail.ru

2 r155p@bk.ru^

3 kafedraiktiss@mail.ru

4 peb_68@mail. т

Аннотация

Введение. В работе рассмотрены актуальные проблемы обеспечения устойчивой, надёжной работы автоматизированных систем управления крупным животноводческим комплексом в условиях работы близко расположенного мощного энергонасыщенного оборудования. Актуальность проблемы вытекает из априори возникающих объективных условий работы слаботочного телекоммуникационного оборудования, непосредственно расположенного в зоне мощных электромагнитных помех.

Материалы и методы. Цель работы заключается в необходимости обеспечения электромагнитной совместимости совместно работающего оборудования различных классов применения и назначения. Для достижения данной цели проведён анализ разноплановых руководящих документов, направленных на организацию совместной эксплуатации мощного энергонасыщенного оборудования животноводческого комплекса при условии обеспечения безопасности людей и животных от поражения электрическим током с одновременным применением средств телекоммуникаций для автоматизированного управления производственным процессом комплекса в целом. В качестве метода и направления достижения поставленной цели рассмотрены варианты организации и совместного использования заземляющих устройств, находящихся в одной технической зоне. Результаты. Отдельное внимание уделено проектированию и обустройству функционального заземления и его особенностям по нормам заземления для обеспечения электромагнитной совместимости одновременно работающего слаботочного телекоммуникационного оборудования и мощного энергонасыщенного оборудования животноводческого комплекса.

Обсуждение. В результате исследования выявлены общие принципы требований обеспечения электромагнитной совместимости оборудования животноводческих комплексов в целом при одновременном обеспечении электробезопасности персонала и животных. Приведена методика расчёта параметров функционального заземления с использованием специализированного программного комплекса. Описана процедура проведения подготовительных работ при организации конструирования отдельно расположенного функционального заземления с учётом свойств грунта и взаимного расположения заземлителей.

Заключение. Внедрение и использование функционального заземления при эксплуатации слаботочных автоматизированных систем управления технологическими процессами на современных крупных энергонасыщен-

© Кучин Н. Н., Шахтанов С. В., Иконостасова Л. Г., Приползин Е. Б., 2024

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

56

XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX

XXXXXXX И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА XXXXXXX

ных животноводческих комплексах с множеством интеллектуальных компьютерных систем позволяет значительно снизить помехи слаботочным сетям управления за счёт более благоприятной электромагнитной обстановки. В результате снижаются риски нарушения производственных процессов содержания и откорма животных, что приводит в конечном итоге к росту экономической эффективности комплекса в целом.

Ключевые слова: животноводческий комплекс, контур заземления, телекоммуникации, функциональное заземление, электромагнитная совместимость, электроустановка

Для цитирования: Кучин Н. Н., Шахтанов С. В., Иконостасова Л. Г., Приползин Е. Б. Проблемы обеспечения работы автоматизированных систем управления животноводческим комплексом при эксплуатации энергонасыщенного оборудования // Вестник НГИЭИ. 2024. № 6 (157). С. 56-66. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-6-5666. EDN: HOSSTJ

Problems of ensuring the operation of automated livestock control systems when operating energy-satured equipment

Nikolai N. Kuchin1, Sergei V. Shakhtanov2B, Lyudmila G. Ikonostasova3, Evgeniy B. Pripolzin4

12 3 Nizhny Novgorod State Engineering and Economic University, Knyaginino, Russia 4 LLC «NNPP-2» Bolshemurashkinsky pig farm, Bolshoye Murashkino, Russia

1 nkuchin53@mail.ru

2 r155p@bk.ru^

3 kafedraiktiss@mail.ru

4 PEB_68@mail.ru

Abstract

Introduction. The work examines current problems of ensuring stable, reliable operation of automated control systems for a large livestock complex under operating conditions of nearby powerful energy-saturated equipment. The relevance of the problem stems from the a priori emerging objective operating conditions of low-current telecommunications equipment directly located in the zone of powerful electromagnetic interference.

Materials and methods. The purpose of the work is the need to ensure electromagnetic compatibility of jointly operating equipment of various classes of application and purpose. To achieve this goal, an analysis was carried out of various guidance documents aimed at organizing the joint operation of powerful energy-saturated equipment of a livestock complex, subject to ensuring the safety of people and animals from electric shock with the simultaneous use of telecommunications tools for automated control of the production process of the complex as a whole. As a method and direction for achieving this goal, options for organizing and sharing grounding devices located in the same technical area are considered.

Results. Special attention is paid to the design and arrangement of functional grounding and its features according to grounding standards to ensure electromagnetic compatibility of simultaneously operating low-current telecommunications equipment and powerful energy-saturated equipment of the livestock complex.

Discussion. As a result of the study, general principles of requirements for ensuring electromagnetic compatibility of equipment in livestock farms as a whole were identified while simultaneously ensuring the electrical safety of personnel and animals. A method for calculating functional grounding parameters using a specialized software package is presented. The procedure for carrying out preparatory work when organizing the construction of a separately located functional grounding is described, taking into account the properties of the soil and the relative position of the grounding conductors.

Conclusion. The introduction and use of functional grounding during the operation of low-current automated process control systems on modern large energy-saturated livestock farms with many intelligent computer systems can significantly reduce interference to low-current control networks due to a more favorable electromagnetic environment. As a result, the risks of disruption of production processes for keeping and feeding animals are reduced, which ultimately leads to an increase in the economic efficiency of the complex as a whole.

Вестник НГИЭИ. 2024. № 6 (157). C. 56-66. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2024. № 6 (157). P. 56-66. ISSN 2227-9407 (Print)

¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тггнмтnizirs FI РГТШГЛ! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё

lyvMlvMIII^ ELE CM KM CAL TECHNOLOGIES, ELECMKMCAL EQUMPMENM

xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_

Keywords: livestock complex, grounding loop, telecommunications, functional grounding, electromagnetic compatibility, electrical installation

For citation: Kuchin N. N., Shakhtanov S. V., Ikonostasova L. G., Pripolzin E. B. Problems of ensuring the operation of automated livestock control systems when operating energy-satured equipment // Bulletin NGIEI. 2024. № 6 (157). P. 56-66. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-6-56-66. EDN: HOSSTJ

Введение

В современной объективной реальности сельскохозяйственного производства при условии требований импортозамещения на основе современных технологий и применения элементов искусственного интеллекта (ИИ) с использованием отечественного оборудования в системах автоматизированных систем управления (АСУ) априори выдвигается необходимость обеспечения надёжной, помехоустойчивой с должным качеством работы высокоскоростной системы локальной вычислительной сети (ЛВС). Актуальность этих требований обусловлена наличием на современных сельскохозяйственных комплексах, к которым в первую очередь относятся компактно расположенные животноводческие комплексы и кормоцеха, энергонасыщенного оборудования с мощностью потребления порядка тысяч киловатт. В этих условиях на оборудование ЛВС АСУ по цепям питания и заземления воздействуют мощные электромагнитные помехи. Проводимые в этой области исследования показывают, что для исключения данного вида деструктивных воздействий техногенного характера необходимо при проектировании и строительстве подобных сельскохозяйственных комплексов учитывать требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ) относительно термина «функциональное заземление» (ФЗ), разделять контура заземления на рабочее, защитное, молниезащиты и «функциональное» территориально и электрически. При этом норма сопротивления ФЗ не должна превышать 1-2 Ома в зависимости от используемого оборудования АСУ [1; 2; 13].

Материалы и методы

Внедрение в сельскохозяйственном производстве средств вычислительной техники, ЛВС и АСУ требует расширенного подхода к проектированию сетей заземления с учётом требований по электромагнитной совместимости (ЭМС) мощных энергопотребителей и слаботочных устройств АСУ [3; 4; 7; 9].

Согласно действующему на 01.01.2024 г. руководящему документу ПУЭ1 определяют три вида заземлений, разнящихся по назначению:

- рабочее заземляющее устройство (ЗУ), необходимое для обеспечения заданного режима работы оборудования;

- защитное ЗУ, необходимое для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования обслуживающим персоналом и находящихся в непосредственной близости от него людей и животных;

- ЗУ молниезазщиты, необходимое для исключения поражения людей, животных и оборудования от электрических явлений природного характера, особенно в грозовой период.

По требованиям руководящих документов и по устоявшейся практике все три типа ЗУ электрически соединяются между собой для снижения общего значения сопротивления ЗУ и стоимости работ на реализацию проекта.

Нормы на параметры ЗУ по сопротивлению зависят от используемых на объекте источников электроснабжения, их выходного напряжения, фаз-ности и составляют по верхней границе 2, 4 и 8 Ом в согласно требованиям ПУЭ при линейных напряжениях 660, 380, 220 В для трёхфазных или 380, 220 и 127 В для однофазных потребителей. При этом необходимость четвёртого вида ЗУ ФЗ в общем контексте не упоминается.

На животноводческих комплексах заземление в первую очередь рассматривается как система выравнивания электрических потенциалов с точки зрения электробезопасности людей и животных, учитывая, что помещения имеют повышенную влажность и бетонные полы, которые являются электропроводными [7; 8; 16; 17; 20]. При этом стандарт: ГОСТ Р 70303-20222 определяет необходимость обязательного электрического соединения всех типов ЗУ между собой.

Тем не менее ПУЭ, пункт 7.2.601, допускает, что аппаратура телекоммуникаций и систем передачи данных, чувствительная к электромагнитным помехам, должна использовать для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) отдельное ФЗ, не имеющее контакта с общими ЗУ. Назначением ФЗ является достижение ЭМС компьютерной техники в случае, когда цена оборудования АСУ

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ) И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ]

значительно превышает цену стоимости монтажа ФЗ [5; 10; 11], что предусмотрено стандартом3. При этом на корпусах оборудования телекоммуникаций и АСУ не допускается наличие какого-либо, даже минимального, электрического потенциала.

Конкретные требования, нормы и определение ЗУ ФЗ аппаратуры телекоммуникаций и АСУ приведены в стандарте4, часть 7, раздел 707. Оговаривается, что при использовании ФЗ уровень наводимых от внешних энергетических устройств электромагнитных помех не должен приводить к снижению достоверности обрабатываемых сообщений ниже заданного уровня. Для этого размещение ФЗ относительно других ЗУ на местности должно находиться на расстоянии, когда их токи растекания не пересекаются с токами ФЗ и не оказывают влияния на работу аппаратуры телекоммуникаций и АСУ [12; 13; 14; 18]. Данным стандартом отдельно оговариваются требования и применимость в сфере сель-хозпроизводства, учитывая особенности и отличия от промышленной сферы в условиях многообразия территориальных и климатических зон России.

Специализированный стандарт2 определяет требования ко всем ЗУ вообще и к ФЗ в частности при проектировании и сооружении слаботочных систем телекоммуникаций и АСУ для соблюдения ЭМС.

Приведённые стандарты определяют необходимость наличия отдельного ЗУ, не связанного электрически с тремя основными ЗУ по ПУЭ. Назначением отдельного функционального ЗУ является защита от помех, создаваемых производственным мощным электрооборудованием животноводческого комплекса в данном случае.

Структура обособленного ФЗ, предназначенного для обеспечения ЭМС оборудования связи и систем передачи данных, состоит из специально спроектированного отдельного контура заземления с нормой на параметры ФЗ не более 1-2 Ом в зависимости от технических требований телекоммуникационного оборудования [8; 9], находящегося на удалении не менее 20 метров от рабочего ЗУ и ЗУ молниезащиты. Проводник от ФЗ до защищаемого оборудования должен быть изолирован от металлоконструкций здания. В случае отсутствия отдельного заземлителя ФЗ и удовлетворительной работы систем связи для снижения наводимых на телекоммуникационное оборудование и АСУ помех, как исключение, допускается использование защитного ЗУ. При этом шина заземления аппаратуры связи должна подключаться только в одной точке к щиту заземления защитного ЗУ кратчайшим путём изолированным медным кабелем площадью сечения минимум 16 мм2 (рисунок 1).

Силовой ввод в здание Power input into the building

Оборудование ГРЩ Equipment

Сетевое оборудование Network equipment

Сетевое оборудование Network equipment

Сетевое оборудование Network equipment

Заземляющий проводник защитного заземления Protective grounding conductor

Заземляющий проводник функционального заземления Functional grounding conductor

Рис. 1. Соединение цепей защитного заземления с устройством ФЗ Fig. 1. Connection of protective grounding circuits to the ФЗ device Источник: предложено авторами на основании2

I ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT AND POWER SUPPLY OF THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Проект прокладки кабелей ФЗ и обвязка телекоммуникационного оборудования должны предусматривать кратчайшие пути. При этом необходимо избежать образования «петель заземления» при размещении оборудования в разных зданиях, поме-

щениях (рисунок 2) за счёт связи корпусов оборудования зданий с металлическим армированием. Для этого необходимо предусмотреть проводник выравнивания потенциалов между шинами заземления отдельных зданий, этажей (рисунок 3).

Магистральмыи кабель между

зданиями имеющий металлическое армирование Trunk cable between buildings with metal reinforcement

Рис. 2. Формирование «петли заземления» Fig. 2. Formation of a «ground loop» Источник: предложено авторами на основании2

Магистральный кабель между

зданиями, имеющий металлическое армирование

Trunk cable between buildings with metal reinforcement

àg^i I lËâl

I Здание 2

Building 2

Рис. 3. Устранение влияния «петли заземления» между зданиями Fig. 3. Eliminating the influence of «ground loops» between buildings Источник: предложено авторами на основании

Однако жёсткое разделение контуров рабочего ЗУ и ФЗ создаёт потенциальную возможность поражения персонала, следовательно, необходимо предусмотреть меры для их совместной работы при условии соблюдения защиты от ЭМП [6; 7; 8; 10]. Основой этих мер является соединение Главной заземляющей шины (ГЗШ) и шины функционального

заземления (ШФЗ) через специализированный фильтр заземления, а подключение питания оборудования АСУ производить через сетевой фильтр (рисунок 4, а, б).

Результаты

При проектировании животноводческих комплексов необходимость ФЗ определяется техниче-

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ) И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ]

ским заданием в соответствии с планами применения ЛВС АСУ и систем ИИ в дальнейшем. Однако на практике часто внедрение ЛВС АСУ на основе структурированных кабельных сетей (СКС) происходит на уже находящихся в эксплуатации ком-

плексах хозспособом. В этом случае исполнители обычно не обладают должными компетенциями по особенностям обеспечения помехоустойчивости и ЭМС вновь вводимого оборудования с существующими объектами электрохозяйства.

гзш :

FE

ФЗ

1*)0П1»РСШ"ЧвВ ШИМ*

Insulated bus

РЕ FE !

f—1 _L > 15м . _L.

> 15м _

<-► т

4 Ом

2 0м

б

Рис. 4. Схема построения защитного заземления и варианты выполнения функционального заземления: а - расстояние между ГШЗ и ШФЗ; б - расстояние между ГШЗ и FE; ГШЗ - главная шина заземления; ШФЗ - шина функционального заземления; Ф - сетевой фильтр; ФЗ - фильтр заземления Fig. 4. Scheme of constructing protective grounding and options for performing functional grounding: а - the distance between the ГШЗ and the ШФЗ; b - the distance between the ГШЗ and FE; ГШЗ - main grounding bus; ШФЗ - functional grounding bus; Ф - network filter; ФЗ - grounding filter

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Источник: предложено авторами на основании

а

Тем не менее задача проектирования и строительства ФЗ при необходимости вполне посильна на местном уровне с обязательным выполнением требований профильных ГОСТ по материалу заземли-телей, способам прокладки, подключения к щитку заземления и к ГЗШ. Расчёт, дополнительного к защитному, контура ФЗ в этом случае должен производиться с обязательным участием ответственного за электрохозяйство предприятия, прошедшего аттестацию в органах Энергонадзора.

В качестве методики расчёта возможно применение одной из соответствующих бесплатных программ, скачанных с профильных сайтов Интернета. Обоснованием данных рекомендаций служит многолетний опыт авторов по реконструкции контуров заземления на сельских узлах связи в объёме Государственной программы «Устранение цифрового неравенства» Большемурашкинского и Княги-нинского районов Нижегородской области [19].

Конкретно нами использовалась программа «Программный комплекс энергетика "Акула"»5, интерфейс которой показан на рисунке 5. Аналогичные программы дают близкий результат в пределах погрешности с учётом разброса исходных данных. Однако для получения объективных данных по характеру грунта в зоне проектирования крайне необходимо произвести натурные измерения удельного сопротивления грунта.

Обсуждение Если расчёт сопротивления контура заземления аналитическим методом у службы эксплуатации однозначно вызовет затруднения в связи с решением ряда логарифмических уравнений, которые в статье не приводятся, то проведение натурных измерений удельного сопротивления грунта в месте предполагаемой установки ФЗ посильно службе главного энергетика или ответственному за электрохозяйство предприятия [15]. Проведение изме-

I ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT AND POWER SUPPLY OF THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

рений проводится с использованием широко распространённых в электрохозяйствах и службах связи приборов Ф-416, М-416, МС-08 и дополнительных выносных стальных электродов длиной

250-350 мм, диаметром 15-20 мм. Сама методика

измерения приведена в действующем на 01.01.2024 г.

6

руководящем документе и в ряде аналогичных документов (рисунок 6).

Рис. 5. Интерфейс пользователя программного комплекса «Акула» с вариантом расчёта Fig. 5. User interface of the «Akula» software package with a calculation option Источник: предложено авторами на основании программы «Программный комплекс энергетика "Акула"»

мс-ов в, if, /

Рис. 6. Схема установки дополнительных выносных электродов при измерении удельного сопротивления грунта: a - расстояние между электродами, l - глубина погружения выносных электродов Fig. 6. Installation diagram of additional remote electrodes when measuring soil resistivity: a - distance between electrodes, l - immersion depth of external electrodes Источник: предложено авторами на основании6

Результат измерения определяется по формуле р = 2лaR, Ом-м, где R - показание прибора, Ом; a - расстояние между двумя соседними электродами, равное глубине, на которую производится измерение, м. Глубина забивки электродов в грунт (I) не должна быть более И20о.

При проектировании контура необходимо учесть требования к материалу заземлителя, предпочтительнее использовать специальные омеднённые штыри и обязательно учесть расстояние между устанавливаемыми электродами для соблюдения норм по взаимному экранированию (табл. 1) [13].

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ) И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ]

Таблица 1. Коэффициент взаимного экранирования заземляющих электродов Table 1. Mutual shielding coefficient of grounding electrodes

Отношение расстояния между заземляющими электродами к их длине, a/l / Ratio of the distance between grounding electrodes to their length, a/l Количество заземляющих электродов в контуре заземления / Number of grounding electrodes in the grounding loop

4 6 10

1 0,66-0,72

2 0,76-0,08

3 0,84-0,86 Источник: составлено авторами на основании данных [13]

0,58-0,65 0,71-0,75 0,78-0,82

0,52-0,58 0,66-0,71 0,74-0,78

Рис. 7. Пример оформления щитка заземления телекоммуникационного оборудования Fig. 7. Example of design of a grounding panel for telecommunications equipment Источник: исполнено авторами

При проектировании необходимо учитывать потребность в наличии измерительного заземления с его выводом в серверную АСУ, для возможности проводить измерения контура заземления согласно ПУЭ 2 раза в год независимо от погодных условий. Пример оформления щитка заземления с контактами рабочего (защитного), измерительных заземлений и шины заземления в аппаратной связи АСУ показан на рисунке 7 [19].

Заключение Предлагаемое направление для решения проблем борьбы с электромагнитными помехами на крупных сельскохозяйственных комплексах при внедрении ЛВС АСУ и ИИ позволяет заведомо

учесть и снизить на 10-20 дБ до допустимых уровней взаимные помехи. Тем самым увеличить отдачу от внедрения самих элементов ЛВС АСУ с перспективой использования ИИ, повысить скорость обмена информацией и перейти от технологии FastEth со скоростью обмена до 100 мБ/с на технологию GEth со скоростью обмена до 1000 мБ/с с перспективой роста скорости до 10 гБ/с, что крайне востребовано для ИИ, снизить затраты на оборудование АСУ и, в конечном итоге, повысить окупаемость затрат на эксплуатацию комплекса, снизить стоимость выпускаемой сельскохозяйственной продукции. Экономическая составляющая стоимости оборудования и продукции в работе не рассматривается.

Примечания:

1 Правила устройства электроустановок / М-во энергетики Российской Федерации. 7-е изд. Москва : Энергосервис, 2011. 695 с.

2 ГОСТ Р 70303-20222 «Слаботочные системы. Кабельные системы. Заземление телекоммуникационных систем. Общие требования М. : Российский институт стандартизации, 2022.

3 ГОСТ Р 54392-2011 Электроустановки для животноводческих помещений. Способы выравнивания потенциалов. Москва : Стандартинформ, 2012.

4 ГОСТ Р 50571.22-2000 (МЭК 364-7-707-84). Электроустановки зданий, часть 7, раздел 707, Заземление оборудования обработки информации. М. : Стандартинформ, 2012.

¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if ТРГНМП!nizirs FI РГТШГЛ! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё

lyvMlvMIII^ ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT

xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_

5 Расчёт заземляющих устройств 2.0.1 / Компания «AkulaSoft» [Интернет-ресурс]. Режим доступа: http://www.softportal.com/devsoft-5885-1.html (дата обращения 10.03.2024).

6 Руководство по строительству линейных сооружений местных сетей связи. Часть II. М. : Минсвязи России, 1995.

286 с.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Гуревич В. И. К вопросу о функциональном заземлении микропроцессорных устройств релейной защиты // Релейная защита и автоматизация. 2015. № 3 (20). С. 50-53. EDN: UGVCBT.

2. Гуревич В. И. Проблемы заземления электронной аппаратуры электроэнергетических объектов // Компоненты и технологии. 2017. № 4 (189). С. 106-111. EDN: YLNLQJ.

3. Скворцов В. А. Заземление и экранирование как способы обеспечения электромагнитной совместимости электронных устройств // Силовая электроника. 2020 № 2 (83). С. 52-59. EDN: EZJDPV

4. Артемьев М. А. Рекомендации по снижению и устранению электромагнитных помех // Научно-исследовательский центр Science Discovery. 2023. № 10. С. 212-217. EDN: PDGWVC.

5. Терентьев Д. Е. Электромагнитная защита портов оборудования с интерфейсами 100/1000BASE-T. Часть 2 // Первая миля. 2020. № 2 (87). С. 54-61. DOI: 10.22184/2070-8963.2020.87.2.54.60. EDN: VCZPRM

6. Соснин В. В. Функциональное заземление // Главный энергетик. 2020. № 7. С. 15-22. EDN: BCKMWO

7. Коротченя В. М. Механизация, автоматизация, роботизация, цифровизация: уточнение и систематизация понятий // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023. Т. 17. № 4. С. 26-34. DOI: 10.22314/20737599-2023-17-4-26-34. EDN: BWOFAV.

8. Морозов Б. Н., Соколов Е. Г. Проблемы, возникающие при эксплуатации заземлений // Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли. 2014. Т. 6. № 4. С. 24-27. EDN: THQHHD.

9. Ослон А. Б. Некоторые вопросы теории заземлений. М., КМК, 2003. 74 с. ISBN 5-207-00132-9.

10. Касаткин А. Д., Микаева С. А., Журавлева Ю. А. Защита от электромагнитного импульса // Наукосфера. 2023. № 6-1. С. 152-156. EDN CKPUDI.

11. Крупнов А. В., Араратьян Л. С., Елкин С. В. Заземление в установках автоматизации, телемеханики и передачи данных // Вестник Тверского государственного технического университета. 2016. № 1 (29). С. 69-74. EDN: VHLTFL.

12. Radasky W., Backstrom M., Bronzeado H., Carpenter D., He J., Hoad R., Ishii M., Kalin A., Mansson D., Parfenov Yu., Siniy L., Suzuki Ya. Protection of High Voltage Power Network Control Electronics Against Intentional Electromagnetic Interference (IEMI). Report WG C4.206 CIGRE. 2014. 30 р. ISBN: 978-2-85873-301-9.

13. Карякин Р. Н. Нормы устройства сетей заземления. Москва : Энергосервис, 2016. 355 с. ISBN: 5-900835-44-8. EDN: QMJGTR.

14. Звездкин З. В., Пинчуков П. С. Электромагнитная совместимость микропроцессорных устройств релейной защиты в условиях функционирования современной энергетики // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. 2018. Т. 1. С. 237-241. EDN: XPLSIP

15. Sidorov A., Abdullozoda I., Abdullozoda R., Sadullozoda S., Saifiddinzoda O. Method for determining the state of an grounding device // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science : 3, Mining, Production, Transmission, Processing and Environmental Protection, Moscow, 21 апреля 2021 года. Moscow, 2021. P. 012005. DOI 10.1088/1755-1315/808/1/012005. EDN SISSRJ. (2014).

16. Yamamoto K., Honjo N. Latest trends in technologies for sound operation of wind turbines against lightning // Electrical Engineering in Japan. 2018. Volume 205. Issue 2. P. 3-7. https://doi.org/10.1002/eej.23111

17. Yokoyama S., Honjo N., Yasuda Y., Yamamoto K. Causes of wind turbine blade damages due to lightning and future research target to get better protection measures // 2014 International Conference on Lightning Protection (ICLP). 2014. Р. 823-830. DOI:10.1109/ICLP.2014.6973237

18. Маслов О. Н., Панферов Д. Ю. Электромагнитная безопасность портативных электронно-вычислительных средств // Инфокоммуникационные технологии. 2015. Т. 13. № 4. С. 458-464. DOI: 10.18469/ikt.2015.13.4.16. EDN: VWVANH.

XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX

XXXXXXX И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА XXXXXXX

19. Шахтанов С. В., Синников А. В., Толикина М. Ю. Восстановление параметров контура заземления на удалённых сельских узлах доступа к сетям передачи данных // Вестник НГИЭИ. 2021. № 12 (127). С. 35-49. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-12-35-49. EDN: QYIWKL.

20. Anashkin S. S., Borisovsky A. P., Erokhina Yu. E. Ways to increase the reliability of power supply to consumers in rural areas // Young scientist. 2018. № 3. P. 34-36. EDN: YMWANB.

Дата поступления статьи в редакцию 27.03.2024; одобрена после рецензирования 29.04.2024;

принята к публикации 30.04.2024.

Информация об авторах: Н. Н. Кучин - д.с.-х.н., профессор, Spin-код: 7394-2263;

С. В. Шахтанов - к.т.н., доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», Spin-код: 1096-6507;

Л. Г. Иконостасова - преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», Spin-код: 7792-7790;

Е. Б. Приползин - инженер КИП ООО «ННПП-2».

Заявленный вклад авторов: Кучин Н. Н. - общее руководство проектом, анализ и дополнение текста статьи. Шахтанов С. В. - сбор и обработка материалов, подготовка текста статьи. Иконостасова Л. Г. - сбор и обработка материалов.

Приползин Е. Б. - сбор и обработка материалов, техническая консультация. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

REFERENCES

1. Gurevich V. I. K voprosu o funkcional'nom zazemlenii mikroprocessornyh ustrojstv relejnoj zashchity [On the issue of functional grounding of microprocessor relay protection devices], Relejnaya zashchita i avtomatizaciya [Relay protection and automation], 2015, No. 3 (20), pp. 50-53, EDN: UGVCBT.

2. Gurevich V. I. Problemy zazemleniya elektronnoj apparatury elektroenergeticheskih ob"ektov [Problems of grounding electronic equipment of electrical power facilities], Komponenty i tekhnologii [Components and technologies], 2017, No. 4 (189), pp. 106-11, EDN: YLNLQJ.

3. Skvortsov V. A. Zazemlenie i ekranirovanie kak sposoby obespecheniya elektromagnitnoj sovmestimo-sti el-ektronnyh ustrojstv [Grounding and shielding as ways to ensure electromagnetic compatibility of electronic devices], Silovaya elektronika [Power electronics], 2020, No. 2 (83), pp. 52-59, EDN: EZJDPV.

4. Artemyev M. A. Rekomendacii po snizheniyu i ustraneniyu elektromagnitnyh pomekh [Recommendations for reducing and eliminating electromagnetic interference], Nauchno-issledovatel'skij centr Science Discovery [Science Discovery Research Center], 2023, No. 10, pp. 212-217, EDN: PDGWVC.

5. Terentyev D. E. Elektromagnitnaya zashchita portov oborudovaniya s interfejsami 100/1000BASE-T. CHast' 2 [Electromagnetic protection of equipment ports with 100/1000BASE-T interfaces. Part 2], Pervaya milya [First mile], 2020, No. 2 (87), pp. 54-61, DOI: 10.22184/2070-8963.2020.87.2.54.60, EDN: VCZPRM.

6. Sosnin V. V. Funkcional'noe zazemlenie [Functional grounding], Glavnyj energetik [Chief Power Engineer], 2020, No. 7, pp. 15-22, EDN: BCKMWO.

7. Korotchenya V. M. Mekhanizaciya, avtomatizaciya, robotizaciya, cifrovizaciya: utochnenie i sistematizaciya ponyatij [Mechanization, automation, robotization, digitalization: clarification and systematization of concepts], Sel'sko-hozyajstvennye mashiny i tekhnologii [Agricultural machines and technologies], 2023, Vol. 17, No. 4, pp. 26-34, DOI: 10.22314/2073-7599-2023-17-4-26-34, EDN: BWOFAV.

8. Morozov B. N., Sokolov E. G. Problemy, voznikayushchie pri ekspluatacii zazemlenij [Problems arising during the operation of grounding], Naukoyomkie tekhnologii v kosmicheskih issledovaniyah Zemli [Science-intensive technologies in space research of the Earth], 2014, Vol. 6, No. 4, pp. 24-27, EDN: THQHHD.

9. Oslon A. B. Nekotorye voprosy teorii zazemlenij [Some questions of grounding theory], Moscow, KMK, 2003, 74 p. ISBN 5-207-00132-9.

¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if ТРГНМП!nizirs FI РГТШГЛ! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё

lyvMlvMIII^ ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT

XXXXXXXX and power supply of the agro-industrial complex XXXXXXXX_

10. Kasatkin A. D., Mikaeva S. A., Zhuravleva Yu. A. Zashchita ot elektromagnitnogo impul'sa [Protection from electromagnetic pulse], Naukosfera [Scienceosphere], 2023, No. 6-1, pp. 152-156, EDN CKPUDI.

11. Krupnov A. V., Araratyan L. S., Elkin S. V. Zazemlenie v ustanovkah avtomatizacii, telemekhaniki i peredachi dannyh [Grounding in automation, telemechanics and data transmission installations], Vestnik Tverskogo gosudarstven-nogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of Tver State Technical University], 2016, No. 1 (29), pp. 69-74, EDN: VHLTFL.

12. Radasky W., Backstrom M., Bronzeado H., Carpenter D., He J., Hoad R., Ishii M., Kalin A., Mansson D., Parfenov Yu., Siniy L., Suzuki Ya. Protection of High Voltage Power Network Control Electronics Against Intentional Electromagnetic Interference (IEMI). Report WG C4.206 CIGRE. 2014. 30 p. ISBN: 978-2-85873-301-9.

13. Karyakin R. N. Normy ustrojstva setej zazemleniya [Standards for the design of grounding networks], Moscow: Energoservis, 2016, 355 p. ISBN: 5 900835-44-8. EDN: QMJGTR.

14. Zvezkin Z. V., Pinchukov P. S. Elektromagnitnaya sovmestimost' mikroprocessornyh ustrojstv re-lejnoj zashchity v usloviyah funkcionirovaniya sovremennoj energetiki [Electromagnetic compatibility of microprocessor relay protection devices in the functioning of modern energy], Nauchno-tekhnicheskoe i ekonomiche-skoe sotrudnich-estvo stran ATR v XXI veke [Scientific, technical and economic cooperation of Asia-Pacific countries in the 21st century], 2018, Vol. 1, pp. 237-241, EDN: XPLSIP.

15. Sidorov A., Abdullozoda I., Abdullozoda R., Sadullozoda S., Saifiddinzoda O. Method for determining the state of an grounding device, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science: 3, Mining, Production, Transmission, Processing and Environmental Protection, Moscow, April 21, 2021, Moscow, 2021, pp. 012005, DOI 10.1088/1755-1315/808/1/012005, EDN SISSRJ.

16. Yamamoto K., Honjo N. Latest trends in technologies for sound operation of wind turbines against lightning, Electrical Engineering in Japan, 2018, Volume 205, Issue 2, pp. 3-7, https://doi.org/10.1002/eej .23111

17. Yokoyama S., Honjo N., Yasuda Y., Yamamoto K. Causes of wind turbine blade damage due to lightning and future research target to get better protection measures, 2014 International Conference on Lightning Protection (ICLP), 2014, pp. 823-830, DOI:10.1109/ICLP.2014.6973237

18. Maslov O. N., Panferov D. Yu. Elektromagnitnaya bezopasnost' portativnyh elektronno-vychislitel'nyh sredstv [Electromagnetic safety of portable electronic computing devices], Infokommunikacionnye tekhnologii [Info-communication technologies], 2015, Vol. 13, No. 4, pp. 458-464, DOI: 10.18469/ikt.2015.13.4.16, EDN: VWVANH.

19. Shakhtanov S. V., Sinnikov A. V., Tolikina M. Yu. Vosstanovlenie parametrov kontura zazemleniya na udalyonnyh sel'skih uzlah dostupa k setyam peredachi dannyh [Restoration of ground loop parameters at remote rural access nodes to data transmission networks], Vestnik NGIEI [Bulletin NGIEI], 2021, No. 12 (127), pp. 35-49, DOI: 10.24412/2227-9407-2021-12-35-49, EDN: QYIWKL.

20. Anashkin S. S., Borisovsky A. P., Erokhina Yu. E. Ways to increase the reliability of power supply to consumers in rural areas, Young scientist, 2018, No. 3, pp. 34-36, EDN: YMWANB.

The article was submitted 27.03.2024; approved after reviewing 29.04.2024; accepted for publication 30.04.2024.

Information about the authors: N. N. Kuchin - Dr. Sci. (Agriculture), Professor, Spin-code: 7394-2263;

S. V. Shakhtanov - Ph. D. (Engineering), Associate Professor of the Department of Infocommunication Technologies and Communication Systems, Spin-code: 1096-6507;

L. G. Ikonostasova - Lecturer at the Department of Infocommunication Technologies and Communication Systems, Spin-code: 7792-7790;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

E. B. Pripolzin - instrumentation engineer at NNPP-2 LLC.

Contribution of the authors: Kuchin N. N. - general project management, analysis and addition of the article text. Shakhtanov S. V. - collection and processing of materials, preparation of the text of the article. Ikonostasova L. G. - collection and processing of materials. Pripolzin E. B. - collection and processing of materials, technical consultation.

The authors declare no conflict of interest.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.