МЕТОД СИНТЕЗА ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
The method of synthesis of closed-loop systems of active screening of power frequency magnetic field generated by overhead lines inside located near residential buildings. The synthesis based on the problem of multiobjective optimization of system parameters at which the calculation of the objective...
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/837 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870202536319778816 |
|---|---|
| author | Кузнецов, Б.И. Туренко, А.Н. Никитина, Т..Б. Волошко, А.В. Коломиец, В.В. |
| author_facet | Кузнецов, Б.И. Туренко, А.Н. Никитина, Т..Б. Волошко, А.В. Коломиец, В.В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Б.И. Кузнецов",
"institution": "ГУ “Институт технических проблем магнетизма НАН Украины”, ул. Индустриальная, 19, Харьков, 61106, Украина"
},
{
"author": "А.Н. Туренко",
"institution": "Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, ул. Петровского, 25, Харьков, 61002, Украина"
},
{
"author": "Т..Б. Никитина",
"institution": "Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, ул. Петровского, 25, Харьков, 61002, Украина"
},
{
"author": "А.В. Волошко",
"institution": "ГУ “Институт технических проблем магнетизма НАН Украины”, ул. Индустриальная, 19, Харьков, 61106, Украина"
},
{
"author": "В.В. Коломиец",
"institution": "Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, ул. Петровского, 25, Харьков, 61002, Украина"
}
] |
| author_sort | Кузнецов, Б.И. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-12-24T16:12:29Z |
| description | The method of synthesis of closed-loop systems of active screening of power frequency magnetic field generated by overhead lines inside located near residential buildings. The synthesis based on the problem of multiobjective optimization of system parameters at which the calculation of the objective function vector is performed on the basis of the Biot - Savart law. This problem is solved by multiswarm stochastic multi-agent optimization. The results of the synthesis of the active screening system of the rotating magnetic field with an efficiency of at least 4. References 6, figures 2. |
| doi_str_mv | 10.15407/techned2016.04.008 |
| first_indexed | 2026-06-16T01:11:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
8 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4
УДК 621.3.01
МЕТОД СИНТЕЗА ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Б.И. Кузнецов1*, докт.техн.наук, А.Н. Туренко2, докт.техн.наук, Т.Б. Никитина2**, докт.техн.наук,
А.В. Волошко1***, канд.техн.наук, В.В. Коломиец2, канд.техн.наук
1 – Институт технических проблем магнетизма НАН Украины,
ул. Индустриальная, 19, Харьков, 61106, Украина.
e-mail: bikuznetsov@mail.ru
2 – Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет,
ул. Петровского, 25, Харьков, 61002, Украина.
Разработан метод синтеза замкнутых систем активного экранирования магнитного поля промышленной
частоты, создаваемого воздушными линиями электропередачи внутри расположенных вблизи жилых домов.
Синтез основан на решении задачи многокритериальной оптимизации параметров системы, при которой вы-
числение вектора целевой функции выполняется на основании закона Био – Савара. Указанная задача решает-
ся на основе мультироевой стохастической мультиагентной оптимизации. Приведен результат синтеза сис-
темы активного экранирования вращающегося магнитного поля с эффективностью не менее 4. Библ. 6, рис. 2.
Ключевые слова: линия электропередачи, магнитное поле, замкнутая система активного экранирования, много-
критериальный синтез.
Введение. Обеспечение современных санитарных норм по электромагнитному полю промышленной
частоты для населения требует выполнения все более жестких нормативов по индукции магнитного поля (МП)
высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП). Так, в Украине введены новые нормативы для индукции МП
кабельных ЛЭП, составляющие 0,5 мкТл для жилых помещений [2], которые будут распространяться и на воз-
душные ЛЭП. Однако МП воздушных ЛЭП на границе их охранных зон существенно (в 4 и более раз) превы-
шает указанный нормативный уровень [1], что обуславливает необходимость применения эффективных мето-
дов экранирования МП для зашиты здоровья населения, проживающего в жилых домах (ЖД), расположенных
вблизи действующих ЛЭП. Из известных методов экранирования МП ЛЭП требуемую эффективность (4 еди-
ницы и более) при низкой частоте (50 Гц) могут обеспечить только активные методы контурного экранирова-
ния, реализуемые в замкнутых по МП структурах [5]. Такие методы получили широкое практическое примене-
ние в ведущих странах мира [5], однако методика их синтеза и технологии применения не раскрыты в открытой
печати, что не позволяет осуществлять их практическую реализацию в Украине.
Целью работы является разработка метода синтеза эффективных замкнутых систем активного экрани-
рования магнитного поля промышленной частоты, создаваемого воздушными ЛЭП в помещениях жилых до-
мов, для обеспечения их последующей практической реализации в Украине.
Система активного экранирования (САЭ, рис. 1) состоит из компенсационных обмоток (КО), формирую-
щих компенсирующее МП при протекании по ним токов, создаваемых системой управления (СУ) в функции сиг-
нала обратной связи по МП, формируемого датчиком магнитного поля (ДМП), установленного в защищаемом
пространстве ЖД. СУ получает питание от вторичного источника питания (ИП).
В качестве исходных параметров синтеза выступают параметры ЛЭП (рабочие токи, геометрия и количе-
ство проводов, расположение ЛЭП относительно защищаемого пространства), а также размеры защищаемого про-
странства и нормативное значение индукции МП, которое должно быть достигнуто в результате экранирования.
В процессе синтеза требуют определения параметры КО (их количество, конфигурация, пространствен-
ное расположение, схема подключения), токи компенсационных обмоток и результирующее значение индукции
МП в точках защищаемого пространства, а также алгоритм работы СУ.
Метод синтеза САЭ. Выберем в защищаемом пространстве конечное количество N точек nP , Nn ,1= .
Введем вектор yX искомых координат пространственного расположения и геометрических размеров КО. Введем
векторы токов воздушной линии электропередачи ( )t0I и токов управляющих обмоток ( )tуI , компонентами ко-
торых являются токи ( )tIl в Ll ,1= ЛЭП ( ) ( ){ }tIt l=0I и токи ( )tI уm в Mm ,1= в КО ( ) ( ){ }tIt уmу =I . Тогда
вектор результирующей индукции магнитного поля ( ) ( )( ), , , ,B n o у yP t t tI I X в точке nP равен сумме векторов
© Кузнецов Б.И., Туренко А.Н., Никитина Т.Б., Волошко А.В., Коломиец В.В., 2016
ORCID ID: *http:// orcid.org/0000-0002-1100-095X; ** orcid.org/0000-0002-9826-1123;
*** orcid.org/0000-0002-0965-1171
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4 9
магнитной индукции ( )( )tIP lnol ,B , создаваемых L токами ЛЭП ( )t0I , и векторов магнитной индукции
( )( )ttIP yуmnym ,,, XB , создаваемых M токами управляющих обмоток ( )tуI [4]
( ) ( )( )tttP yуon ,,,, XIIB = ( )( )∑
=
L
l
ln0l ttP
1
,, IB + ( )( )∑
=
M
m
yуmnуm ttP
1
,,, XIB . (1)
Векторы магнитной индукции ( )( )tIP lnol ,B и ( )( )ttIP yуmnym ,,, XB в точке nP рассчитываются в со-
ответствии с методикой [4], основанной на законе Био-Савара [5].
Введем вектор искомых параметров X , компо-
нентами которого являются вектор yX искомых коор-
динат пространственного расположения и геометричес-
ких размеров КО и вектор pX искомых параметров ре-
гуляторов, так что { }TT
p
T
y XXX ,= .
Тогда при заданном векторе токов ЛЭП ( )t0I ,
определим действующее значение индукции магнитного
поля ( )nP,XB в точках nP , которое необходимо экра-
нировать до нормативного уровня. Синтез САК сведем к
решению следующей задачи многокритериальной опти-
мизации векторного критерия
( ) ( ) ( ) ( )[ ]TNPPP ,...,,, 21 XBXBXBXB = , (2)
компонентами которого ( )nP,XB являются действующие значения модуля вектора индукции в N точках nP
защищаемого пространства. Эти компоненты ( )nP,XB векторного критерия (2) являются нелинейными функ-
циями вектора искомых параметров X . Многокритериальная задача для СУ САК решается на основе мульти-
роевой стохастической мультиагентной оптимизации с учетом бинарных отношений предпочтения локальных
критериев [6].
Пример синтеза. САЭ приведен для ЛЕП типа
У 110-1 c треугольным подвесом проводов (рис. 1), соз-
дающей вращающееся МП с наиболее сложной прост-
ранственно-временной структурой. Эта ЛЭП при токе
1000 А создает в защищаемой зоне МП с индукцией 2,1
мкТл (рис. 2), что более, чем в 4 раза превышает нор-
мативный уровень в 0,5 мкТл.
В результате синтеза предложена САК с двумя
КО (рис. 1), координаты которых соответственно равны:
(6.9637 м, 5.6654 м), (18.9912 м, 0.5990 м) и (18.6707 м,
9.6786 м), (7.8874 м, -0.4401 м). Рабочее количество
ампер-витков составляет 150.4169 и 150.8431, а фазовые
сдвиги токов КО относительно опорного напряжения
составляют 1.4032 рад и -1.0931 рад. На рис. 2 показаны
расчетные зависимости индукций исходного МП и МП с
САЭ в защищаемой зоне ЖД, откуда следует, что синте-
зированная САЭ обеспечивает эффективность экраниро-
вания более 4 и позволяет нормализовать уровень ин-
дукции МП во всем защищаемом пространстве. Расчетная эффективность экранирования синтезированной
САК (более 4 единиц) подтверждена экспериментально на ее лабораторном макете.
Выводы. Впервые в Украине разработан метод синтеза замкнутых систем активного экранирования
магнитного поля воздушных линий электропередачи, обеспечивающих эффективность экранирования не менее
4 и нормализацию магнитного поля в защищаемом пространстве жилого дома до уровня санитарных норм, что
имеет экспериментальное подтверждение. Задача синтеза решена на основе алгоритмов стохастической мульти-
агентной оптимизации мультироем частиц исходной задачи многокритериальной оптимизации.
1. Пелевин Д.Е. Методы снижения магнитного поля воздушных линий электропередачи за пределами охранных зон
// Технічна електродинаміка. – 2014. – № 5. – С. 14–16.
2. Правила улаштування електроустановок (ПУЕ). – К.: Мінпаливенерго України, 2010. – 736 с.
3. Розов В.Ю., Реуцкий С.Ю., Пилюгина О.Ю. Метод расчета магнитного поля трехфазных линий электропередачи
// Технічна електродинаміка. – 2014. – № 5. – С. 11–13.
Рис. 1
10 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4
4. Стреттон Дж. Теория электромагнетизма. – М.: Гостехиздат, 1947. – 539 с.
5. Active Magnetic Shielding (Field Cancellation). – 2010. – Режим доступа: http://www.emfservices.com/afcs.html/
6. Xin-She Yang, Zhihua Cui, Renbin Xiao, Amir Hossein Gandomi, Mehmet Karamanoglu. Swarm Intelligence and Bio-
Inspired Computation: Theory and Applications. – Elsevier Inc., 2013. – 450 p.
УДК 621.3.01
МЕТОД СИНТЕЗУ ЗАМКНЕНИХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЕКРАНУВАННЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ
ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ
Б.І. Кузнецов1, докт.техн.наук, А.М. Туренко2, докт.техн.наук, Т.Б. Нікітіна2, докт.техн.наук,
О.В. Волошко1, канд.техн.наук, В.В. Коломієц2, канд.техн.наук
1 – Інститут технічних проблем магнетизму НАН України,
вул. Індустріальна, 19, Харків, 61106, Україна,
e-mail: bikuznetsov@mail.ru
2 – Харківський національний автомобільно-дорожній університет,
вул. Петровського, 25, Харків, 61002, Україна.
Розроблено метод синтезу замкнених систем активного екранування магнітного поля промислової частоти,
яке створюється повітряними лініями електропередачі всередині розташованих поблизу житлових будинків.
Синтез засновано на вирішенні задачі багатокритеріальної оптимізації параметрів системи, при якій обчис-
лення вектора цільової функції виконується на підставі закону Біо – Савара. Вказана задача вирішується на
основі мультироєвої стохастичної мультиагентної оптимізації. Наведено результат синтезу системи актив-
ного екранування магнітного поля, яке обертається, з ефективністю не менше 4. Бібл. 6, рис. 2.
Ключові слова: повітряні лінії електропередачі, магнітне поле промислової частоти, замкнена система активного
екранування, багатокритеріальний синтез, стохастична мультиагентна оптимізація, мультирой частинок.
METHOD OF SYNTHESIS OF CLOSED-LOOP SYSTEMS OF ACTIVE SHIELDING MAGNETIC
FIELD OF POWER TRANSMISSION LINES
B.I. Kuznetsov1, A.N. Turenko2, T.B. Nikitina2, A.V. Voloshko1, V.V. Kolomiets2,
1 – Institute of Technical Problems of Magnetism National Academy of Sciences of Ukraine,
19, Industrialna st., Kharkiv, 61106, Ukraine,
e-mail: bikuznetsov@mail.ru
2 – Kharkov National Automobile and Highway University,
25, Petrovskoho st., Kharkiv, 61002, Ukraine.
The method of synthesis of closed-loop systems of active screening of power frequency magnetic field generated by
overhead lines inside located near residential buildings. The synthesis based on the problem of multiobjective optimiza-
tion of system parameters at which the calculation of the objective function vector is performed on the basis of the Biot
- Savart law. This problem is solved by multiswarm stochastic multi-agent optimization. The results of the synthesis of
the active screening system of the rotating magnetic field with an efficiency of at least 4. References 6, figures 2.
Key words: power transmission line, power frequency magnetic field, active shielding system, multiobjective synthesis,
stochastic multiagent optimization, multiswarm particles.
1. Pelevin D.Ye. The methods of reducing of the magnetic fields of overhead power lines outside security zones //
Tekhnichna Elektrodynamika. – 2014. – No 5. – Pp. 14–16. (Rus)
2. Pravyla ulashtuvannsa elektroustanovok. [Electrical Installation Regulations]. − Kyiv, Мinpalyvenerho Ukrainy, 2010.
736 p. (Ukr)
3. Rozov V.Yu., Reutskyi S.Yu., Pyliugina О.Yu. Method of calculating the magnetic field of three-phase power lines //
Tekhnichna Elektrodynamika. – 2014. – No 5. – Pp. 11–13. (Rus)
4. Stretton J.A. The theory of electromagnetism. – Moskva: Gostekhizdat, 1947. – 539 p. (Rus)
5. Active Magnetic Shielding (Field Cancellation). – 2010. – Available at: http://www.emfservices.com/afcs.html/ (Ac-
cessed 15.01.2016)
6. Xin-She Yang, Zhihua Cui, Renbin Xiao, Amir Hossein Gandomi, Mehmet Karamanoglu. Swarm Intelligence and Bio-
Inspired Computation: Theory and Applications. – Elsevier Inc., 2013. – 450 p.
Надійшла 03.02.2016
Остаточний варіант 18.05.2016
|
| id | techned_org_ua-article-837 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:11:30Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/27/ff7a4958988c6ba6cef7b4cbf63ec127.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-8372022-12-24T16:12:29Z METHOD OF SYNTHESIS OF CLOSED-LOOP SYSTEMS OF ACTIVE SHIELDING MAGNETIC FIELD OF POWER TRANSMISSION LINES МЕТОД СИНТЕЗА ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Кузнецов, Б.И. Туренко, А.Н. Никитина, Т..Б. Волошко, А.В. Коломиец, В.В. power transmission line power frequency magnetic field active shielding system multiobjective synthesis stochastic multiagent optimization multiswarm particles линия электропередачи магнитное поле замкнутая система активного экранирования многокритериальный синтез The method of synthesis of closed-loop systems of active screening of power frequency magnetic field generated by overhead lines inside located near residential buildings. The synthesis based on the problem of multiobjective optimization of system parameters at which the calculation of the objective function vector is performed on the basis of the Biot - Savart law. This problem is solved by multiswarm stochastic multi-agent optimization. The results of the synthesis of the active screening system of the rotating magnetic field with an efficiency of at least 4. References 6, figures 2. Разработан метод синтеза замкнутых систем активного экранирования магнитного поля промышленной частоты, создаваемого воздушными линиями электропередачи внутри расположенных вблизи жилых домов. Синтез основан на решении задачи многокритериальной оптимизации параметров системы, при которой вычисление вектора целевой функции выполняется на основании закона Био – Савара. Указанная задача решается на основе мультироевой стохастической мультиагентной оптимизации. Приведен результат синтеза системы активного экранирования вращающегося магнитного поля с эффективностью не менее 4. Библ. 6, рис. 2. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2016-06-21 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/837 10.15407/techned2016.04.008 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2016): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 008 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2016): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 008 2218-1903 1607-7970 10.15407/techned2016.04 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/837/716 Авторське право (c) 2022 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | линия электропередачи магнитное поле замкнутая система активного экранирования многокритериальный синтез Кузнецов, Б.И. Туренко, А.Н. Никитина, Т..Б. Волошко, А.В. Коломиец, В.В. МЕТОД СИНТЕЗА ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ |
| title | МЕТОД СИНТЕЗА ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ |
| title_alt | METHOD OF SYNTHESIS OF CLOSED-LOOP SYSTEMS OF ACTIVE SHIELDING MAGNETIC FIELD OF POWER TRANSMISSION LINES |
| title_full | МЕТОД СИНТЕЗА ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ |
| title_fullStr | МЕТОД СИНТЕЗА ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ |
| title_full_unstemmed | МЕТОД СИНТЕЗА ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ |
| title_short | МЕТОД СИНТЕЗА ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ |
| title_sort | метод синтеза замкнутых систем активного экранирования магнитного поля воздушных линий электропередачи |
| topic | линия электропередачи магнитное поле замкнутая система активного экранирования многокритериальный синтез |
| topic_facet | power transmission line power frequency magnetic field active shielding system multiobjective synthesis stochastic multiagent optimization multiswarm particles линия электропередачи магнитное поле замкнутая система активного экранирования многокритериальный синтез |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/837 |
| work_keys_str_mv | AT kuznecovbi methodofsynthesisofclosedloopsystemsofactiveshieldingmagneticfieldofpowertransmissionlines AT turenkoan methodofsynthesisofclosedloopsystemsofactiveshieldingmagneticfieldofpowertransmissionlines AT nikitinatb methodofsynthesisofclosedloopsystemsofactiveshieldingmagneticfieldofpowertransmissionlines AT vološkoav methodofsynthesisofclosedloopsystemsofactiveshieldingmagneticfieldofpowertransmissionlines AT kolomiecvv methodofsynthesisofclosedloopsystemsofactiveshieldingmagneticfieldofpowertransmissionlines AT kuznecovbi metodsintezazamknutyhsistemaktivnogoékranirovaniâmagnitnogopolâvozdušnyhlinijélektroperedači AT turenkoan metodsintezazamknutyhsistemaktivnogoékranirovaniâmagnitnogopolâvozdušnyhlinijélektroperedači AT nikitinatb metodsintezazamknutyhsistemaktivnogoékranirovaniâmagnitnogopolâvozdušnyhlinijélektroperedači AT vološkoav metodsintezazamknutyhsistemaktivnogoékranirovaniâmagnitnogopolâvozdušnyhlinijélektroperedači AT kolomiecvv metodsintezazamknutyhsistemaktivnogoékranirovaniâmagnitnogopolâvozdušnyhlinijélektroperedači |