Разработка методов повышения эффективности функционирования телекоммуникационных систем при внешних импульсных электромагнитных воздействиях

• Автор: Жабина, Анна Валерьевна
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Введение
Глава 1 Анализ методов расчета коэффициента готовности телекоммуникационных сетей, источников импульсного электромагнитного влияния, параметров устройств защиты, и методов расчета наведенных напряжений и токов в линейных сооружениях
1.1 Анализ существующих методов оценки коэффициента готовности телекоммуникационных сетей
1.3 Вероятностные характеристики импульсных полей
фронтов нарастания токов
1.4 Анализ метода определения временных форм напряжений и токов
1.5 Методы оценки и расчета импульсных электромагнитных влияний на сети и устройства телекоммуникации
1.6 Метод оценки импульсных воздействий при коммутационных процессах
Глава 2 Разработка физической и математической модели импульсного электромагнитного влияния на телекоммуникационные сети
2.1 Разработка физической модели замещения влияния внешнего электромагнитного поля на элементы телекоммуникационной сети
2.2 Разработка математической модели импульсного электромагнитного влияния на кабели конечной длины, нагруженные на устройства с изменяющимися динамическими характеристиками
2.3 Исследование спектральных и временных характеристик грозового импульса
2.4 Составление расчетных моделей импульсного электромагнитного влияния на телекоммуникационные сети
2.6 Исследование потенциалов и токов в линиях конечной длины во временной области при нагрузке имитирующей работу устройства защиты
2.8 Исследование влияния динамических характеристик устройств защиты и параметров заземляющих устройств на перенапряжения, возникающих в подземных кабельных линиях при воздействии импульсного электромагнитного поля
2.9 Исследование влияния собственных и внешних параметров подземных сооружений на полное комплексное сопротивление заземления
2.10 Исследование сопротивления заземляющих устройств в спектре частот и в импульсном режиме
Глава 3 Разработка метода определения коэффициента готовности телекоммуникационной сети учитывающий динамические характеристики устройств защиты оборудования
Глава 4 Разработка рекомендаций по совершенствованию методов диагностики устройств защиты от импульсных воздействий аппаратуры телекоммуникаций
4.1 Составление имитационной модели возникновения импульсных
перенапряжений в линии конечной длины с учетом динамических параметров устройств защиты и комплексного характера сопротивления заземления
4.2 Влияние динамических характеристик устройств защиты на защищенность устройств автоматики, телемеханики и связи к импульсным воздействиям
4.3 Анализ эффективности от внедрения рекомендаций по выбору УЗИЛ с учетом их быстродействия и комплексного характера
сопротивлений заземлений
Основные выводы
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение
В планах развития телекоммуникационной сети России, намечено продолжить создание Единой сети электросвязи (ЕСЭ) страны, развернуть работы по организации общегосударственной системы передачи данных и увеличить протяженность каналов междугородной телефонной связи. Решить поставленные задачи без надежных средств защиты от импульсного электромагнитного влияния различных линейных сооружений, которые являются одним из основных элементов телекоммуникационных сетей, не представляется возможным.
Высокая эффективность работы элементов телекоммуникационной сети может быть обеспечена только при условии их бесперебойной работы. В этой связи задача повышения надежности функционирования существующих средств защиты аппаратуры систем передачи при воздействии внешних дестабилизирующих факторов является достаточно актуальной.
Опыт эксплуатации современных телекоммуникационных систем передачи (ТСП) показывает их низкую защищенность от воздействия импульсных перенапряжений и токов, возникающих во время грозы и при нестационарном режиме работы ЛЭП и контактной сети железных дорог. При этом наиболее часто повреждаются полупроводниковые элементы входных устройств ТСП, непосредственно подключенных к протяженным металлическим сооружениям (рельсы, сигнальные цепи, линия продольного электроснабжения, провода линий связи). Применяемые в настоящее время устройства защиты, в некоторых достаточно важных случаях нужного эффекта не дают. Разрабатываемые устройства и схемы защиты из-за слабой материальной базы зачастую рекомендуются к внедрению без детальных лабораторных и натурных исследований, что не приводит к улучшению ситуации.
Одним из важнейших компонентов ЕСЭ РФ являются выделенные и технологические сети связи, к которым относятся сети связи железнодорожного транспорта. Линейные сооружения железнодорожного транспорта представляют собой сложный комплекс устройств, которые отличаются назначе-
Сделаем допущение, что возникающие в проводе токи и напряжения не изменяют электромагнитное поле.
Для учета внешнего электромагнитного воздействия в системы дифференциальных уравнений вводится возмущающий фактор -продольная напряженность электрического поля Ех. В этом случае записывается неоднородная система дифференциальных уравнений в частных производных. При решении приведенной системы дифференциальных уравнений, возникли сложности определения временных зависимостей токов и напряжении. Для их определения должны быть известны электрические и взаимные параметры цепи от времени, которые в настоящее время не определены. Поэтому был разработан способ отыскания временных зависимостей, заключающийся в определении спектральных характеристик воздействующего поля и на основании этого, определение собственных параметров цепей, заземляющих устройств и устройств защиты в частотной области. В результате получается система обыкновенных неоднородных дифференциальных уравнений. Собственные электрические параметры провода, входящие в систему уравнений являются частотно-зависимым и.
В связи с этим можно перейти от системы дифференциальных уравнений в частных производных к неоднородной системе обыкновенных дифференциальных уравнений.
Учитывая, что комплексные значения напряжений и токов
й1 =р.е“м** Д=| 1к
получим
,а>) + Ёги<о)

- = £7,УСМ

(2.2)
где 2] - полное продольное сопротивление 1-й цепи.
Для упрощения написания формул переобозначим следующие величины: