Содержание к диссертации
Введение
1. Проблема обеспечения помехоустойчивости управляющих систем 11
1.1. Современное состояние вопроса 11
1.2. Постановка задачи 12
1.3. Выводы 22
2. Особенности электромагнитной обстановки на информационных объектах 23
2.1. Механизмы воздействия электромагнитных помех на управляющую систему 23
2.2. Факторы, определяющие электромагнитную обстановку на информационном объекте 29
2.2.1 Разности потенциалов между контурами заземления 31
2.2.2 Помехи в информационных цепях 32
2.2.3 Помехи в сети электропитания 37
2.2.4 Молниевые разряды 54
2.2.5 Электромагнитные поля 55
2.2.6 Электростатический разряд 57
2.3. Выводы 58
3. Разработка и исследование метода экспериментально - аналитической оценки электромагнитной обстановки на информационных объектах 61
3.1. Экспериментальная оценка электромагнитной обстановки 64
3.1.1 Оценка параметров заземляющего устройства 65
3.1.2 Оценка импульсных помех в информационных цепях 70
3.1.3 Мониторинг напряжения питания 73
3.1.4 Оценка помех при молниевых разрядах 74
3.1.5 Оценка электромагнитных полей 75
3.2. Аналитическая оценка электромагнитной обстановки 77
3.2.1 Математические методы анализа помех 78
3.2.2 Расчетные методы оценки уровня помех 98
3.3. Способ локализации источников помех в информационных и силовых цепях 99
3.4. Выводы 102
4. Исследование электромагнитной обстановки на информационных объектах 104
4.1. Потенциально опасные помехи 105
4.2. Результаты исследования 110
4.3. Выводы 115
5. Способы практического обеспечения помехоустойчивости управляющих систем 116
5.1. Защита от импульсных помех 118
5.2. Защита от низкочастотных помех 122
5.3. Защита от помех при разряде молнии 122
5.4. Защита от электромагнитных полей и электростатического разряда 123
5.5. Выводы 124
Заключение 125
Список литературы 129
Приложение. Акты внедрения результатов
Диссертационной работы 140
- Факторы, определяющие электромагнитную обстановку на информационном объекте
- Оценка параметров заземляющего устройства
- Аналитическая оценка электромагнитной обстановки
- Защита от низкочастотных помех
Введение к работе
Актуальность. Концепция создания информационного объекта (ИО) подразумевает комплексное оснащение современными управляющими системами (УС), которые включают в себя системы управления электроснабжением, климатом, безопасностью и другие. Благодаря этому улучшаются условия и производительность труда, безопасность хранимой информации, снижаются затраты на эксплуатацию за счет оптимизации потребления электроэнергии, тепла и пр. Все современные УС ИО являются микроэлектронными и обладают одним существенным недостатком - чувствительностью к воздействию электромагнитных помех (ЭМП) [1-7]. С каждым днем проблема обеспечения помехоустойчивости УС ИО к воздействию ЭМП становится более актуальной. К основным причинам роста чувствительности микроэлектронной аппаратуры (МЭА) к воздействию ЭМП можно отнести рост скорости обработки информации и уменьшение энергетической мощности полезных сигналов с одной стороны, и значительную степень интеграции МЭА с другой [21].
Данные социологических опросов, проводимых автором работы в течение последних 3 лет среди посетителей специально созданного Интернет портала , публикации в нашей стране и за рубежом свидетельствуют об актуальности проблемы помехоустойчивости. За рубежом имеется статистика повреждений МЭА в результате воздействия ЭМП, которая используется, в частности, при оценке страховых рисков. В отечественной литературе аналогичных данных нет.
Особенно актуальна проблема помехоустойчивости МЭА при внедрении УС на энергоемких ИО с неизвестной электромагнитной обстановкой ЭМО [22-39], при этом обычно приходится решать более широкую задачу - обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) [1,2,24].
Решение задачи в значительной степени осложняется тем, что:
большая часть объектов в России проектировалась и строилась до появления отечественных нормативных документов в области ЭМС, т.е. без учета вопросов ЭМС [36];
со временем ЭМО на объекте ухудшается вследствие естественного старения [31];
- повреждения либо неправильного использования электрооборудования [61];
- недокументированных модификаций систем электроснабжения [60-83],
заземления [56-69], молниезащиты [51-54] и других.
Согласно действующим Российским и международным стандартам, МЭА должно проходить сертификационные испытания на ЭМС, которые включают в себя испытания на устойчивость к воздействию стандартизованных ЭМП. Для сертификации МЭА компании разработчики МЭА широко используют схемотехнические и программно-алгоритмические решения [4, 21].
В то же время, опыт, накопленный за последние несколько лет в России и за рубежом, показывает, что на многих существующих объектах стандартизованные уровни устойчивости МЭА к помехам оказываются превышенными [5,12,13,18]. Решение проблемы помехоустойчивости МЭА в таких случаях может быть достигнуто двумя путями:
использование МЭА, соответствующей более жестким требованиям по ЭМС;
улучшение ЭМО на объекте до уровня устойчивости МЭА.
Первый подход, который заключается в предъявлении более жестких требований по ЭМС, не является удовлетворительным, т.к. приводит к ее удорожанию и невозможности использовать типовую аппаратуру отечественных и зарубежных производителей, а в некоторых случаях и физически не реализуемым. Поэтому на многих объектах при внедрении УС на базе МЭА возникает необходимость улучшения ЭМО, которая заключается в оценке ЭМО на объекте и уменьшении уровня опасных для МЭА помех до допустимого уровня [5,8,11,13,14,16,17,25-27,30-35].
Для решения проблемы ЭМС в таких энергонасыщенных областях как электроэнергетика и железнодорожный транспорт выпускается соответствующая документация [22-24,37-38], хотя ее объем и качество вряд ли можно считать достаточным. В то же время в других областях отсутствует документация, позволяющая комплексно решать эту проблему, например область информационных технологий.
Таким образом, проблема обеспечения помехоустойчивости УС ИО в условиях многочисленных, разнообразных по физической природе, частотным характеристикам и энергетическому спектру помех, является актуальной и современной задачей, требующей для своего решения особых, нетрадиционных подходов. Из-за сложности и многовариантности решения комплексной проблемы ЭМС, ее разделяют на группы частных задач, имеющих самостоятельное научное и практическое значение. Одним из таких самостоятельных направлений является изучение ЭМО. ЭМО по определению - совокупность электромагнитных, электрических и магнитных полей, а также токов и напряжений помех, которые существуют в области пространства, ограниченной границей объекта, которые могут влиять на работу МЭА. ЭМО зависит от диапазона частот и времени наблюдения, формируется совокупностью ЭМП, присутствующих в данный момент на объекте. ЭМО зависит от характеристик МЭА, которые одновременно являются и источниками функциональных ЭМП и приемниками внешних и внутренних ЭМП.
Цель работы. Целью настоящей диссертационной работы является решение задачи обеспечения помехоустойчивости УС на ИО. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Анализ и исследование влияния условий эксплуатации на характеристики УС.
Анализ особенностей ЭМО на ИО; систематизация и исследование потенциально опасных ЭМП для УС, а также механизмов их распространения.
Систематизация сведений о технических средствах и электромагнитных процессах на ИО, способных генерировать ЭМП, которые могут приводить к сбоям в работе либо повреждению типовых узлов УС.
Разработка экспериментально-расчетных методов обследования ЭМО на ИО;
Вейвлет-анализ потенциально опасных ЭМП.
Экспериментальные исследования ЭМО на ИО и выявление наиболее существенных видов ЭМП, влияющих на МЭА; получение статистических данных о типовой ЭМО на ИО.
Анализ эффективности существующих методов и технических средств обеспечения помехоустойчивости УС ИО, а также путей снижения потенциально опасных для УС ЭМП до уровня устойчивости узлов УС. Разработка рекомендаций по обеспечению ЭМС МЭА в условиях информационного объекта.
Внедрение разработанных рекомендаций в практику интеграции УС на ИО, а также в условиях непрерывно продолжающегося функционирования существующего ИО без какого-либо негативного влияния.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались теория электрических цепей, экранирования, электромагнитной совместимости, радиотехники, электрофизики и электроники. Математическое моделирование и математический анализ временных рядов проводились с использованием вычислительных алгоритмов реализованных на ЭВМ в среде MatLab. В работе широко применяются экспериментальные исследования.
Полученные научные результаты.
Исследовано влияние ЭМО на характеристики УС.
Выявлены, исследованы и систематизированы потенциально опасные ЭМП для МЭА на ИО для целей обеспечения ЭМС.
Разработаны экспериментально-расчетные методы оценки ЭМО в условиях ИО, отражающие специфику ЭМО на ИО и требования к уровням помех, которые определяются уровнями устойчивости МЭА.
Разработан и исследован способ локализации источника помех на ИО на основе анализа фронтов помех по току и по напряжению
Исследована эффективность существующих средств и способов обеспечения помехоустойчивости МЭА применительно к ИО.
Разработан и исследован метод анализа особенностей ЭМП с использованием вейвлет-преобразования
Впервые проведено вейвлет-исследования типовых ЭМП для МЭА, получены вейвлет-спектрограммы типовых потенциально опасных ЭМП, исследованы их амплитудно-частотные характеристики.
Практическая ценность работы.
Разработаны практические рекомендации по снижению уровней ЭМП непосредственно возле их источника.
Разработаны рекомендации по обеспечению помехоустойчивости УС на существующих и вновь создаваемых ИО.
Проведено экспериментально-расчетное исследование ЭМО на 30 ИО с последующей разработкой практических рекомендаций по улучшению ЭМО до приемлемого для МЭА уровня.
Получена статистика по уровням ЭМП на типовых ИО.
Результаты работы могут быть непосредственно использованы:
для обоснования необходимости обеспечения помехоустойчивости УС на ИО
для оценки и улучшения ЭМО на ИО
Публикации. По тематике диссертационных исследований автором (лично и в соавторстве) опубликовано 15 печатных работ, в том числе 1 монография, 6 статьей, 8 тезисов докладов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:
X, XII, XIV научно-технических семинарах «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации». Алушта, 2001, 2004 и 2005 г.
X, XI научно-технических конференциях «Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика». Москва, 2003 и 2004 г.
Научно-технической конференции «Информационные средства и технологии», Москва, 2004 г.
IV научно-практической конференции «Современные средства телемеханики, организация рабочих мест оперативного персонала и щитов управления в электроэнергетике», Москва, 2003 г.
III научно-техническом семинаре «Современные средства телемеханики, организация рабочих мест и щитов управления», Москва, 2002 г.
CIGRE Session 2002, Working group 36-103.
Внедрение. Научные результаты работы используются в деятельности:
ОАО «НПО «АСУ-Интеграция» для обеспечения электромагнитной совместимости контрольно-измерительных приборов систем АСУ ТП.
ООО «ТЕХКОМПЛЕКТЭНЕРГО» для обеспечения электромагнитной совместимости аппаратуры, к которой предъявляются высокие требования по надежности.
ЗАО «Информтехника» применение результатов работы позволило обеспечить устойчивость систем связи к воздействию электромагнитных помех группы 4 по ГОСТ 50746-2000 с критерием функционирования А.
Внедрение результатов подтверждено соответствующими актами.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы. Объем работы составляет 143 страниц и содержит 110 рисунков и 12 таблиц. Список литературы содержит 96 наименований.
Факторы, определяющие электромагнитную обстановку на информационном объекте
Разности потенциалов между заземляющими проводниками (ЗП) различных зданий или помещений ИО могут представлять существенную опасность для МЭА УС, особенно в случаях, когда имеется несколько гальванически не связанных между собой контуров заземления, либо когда эта связь характеризуется повышенным сопротивлением. Величина электрического сопротивления в основном зависит от таких параметров, как конфигурация, сечение и качество связи. Значение разности потенциалов между различными зданиями ИО может достигать нескольких десятков кВ при: расположении ИО вблизи объектов электроэнергетики; молниевых разрядах на элементы молниезащиты ИО.
При расположении ИО вблизи энергообъекта в цепях УС могут индуцироваться значительные помехи. Наибольшие уровни помех в информационных цепях отмечаются при коммутационных операциях на высоковольтных подстанциях разъединителями, которые приводят к возникновению многократного пробоя воздушного промежутка с образованием дуги и протеканием значительных импульсных токов. На Рис. 2-6 показана осциллограмма коммутационной помехи в информационной цепи, измеренная автором на одном из ИО.
Импульсные коммутационные помехи в цепях УС ИО. Операция постановки под напряжения участка шип между шинным разъединителем и воздушным выключателем производится шинным разъединителем. 1 канал (черный): Измерения в телефонном кабеле выходящем за пределы ИО; 2 канал (синий): Измерение помехи на ЗУ ИО относительно удаленной земли. Амплитуда импульсных помех обычно составляет сотни вольт, но на некоторых объектах амплитуда достигает величины нескольких киловольт. При этом длительность фронта импульсов обычно составляет несколько мкс, а на некоторых объектах десятки не, например, при прокладке информационных _ цепей вблизи ПС с элегазовыми выключателями. Уровни помех в информационных цепях определяются индуктивной, емкостной и кондуктивной связью цепей УС с первичной сетью высоковольтной подстанции.
Уровни помех, возникающие в цепях УС ИО при коммутациях низковольтных индуктивных и емкостных нагрузок, обычно достигают несколько сотен вольт, как, например, при коммутации реле РП-16 [185].
Работа офисной техники является одной из причин возникновения ЭМП. Для получения осциллограмм помех в цепях УС ИО были произведены измерения в неэкранированной витой паре 5-ой категории при включении монитора и люминесцентной лампы освещения. При измерениях кабель был намотан на катушку, каждый конец кабеля отходил на 2 метра в обе стороны. Измерения проводились для четырех длин кабеля: 1, 10, 300, 2500 м., что показано на осциллограммах 1, 2, 3 и 4 соответственно. На противоположных от места измерения концах кабеля каждая пара жил соединялась между собой через сопротивление 100 Ом.
В последние годы резко возросло количество исследований, посвященных обеспечению качества электроэнергии [60-83]. В большой степени, рост интереса к данной проблеме вызван повышенной чувствительностью МЭА к качеству питающего напряжения. Согласно данным Electric Power Research Institute, в 1985 году в США около 20% вырабатываемой электроэнергии потребляла МЭА, а в 2000 году это число увеличилось до 50-60%. К сожалению, в России отсутствует подобная статистика, но, учитывая степень внедрения МЭА во всех областях деятельности, можно с уверенностью говорить об актуальности данной проблемы и в России. Недостаточный объем нормативно-технической документации по обеспечению качества электропитания необходимого для МЭА только усугубляет ситуацию.
Оценка параметров заземляющего устройства
При измерениях сопротивления растеканию ЗУ ИО токовый и потенциальный зонды нужно располагать на территории, свободной от линий электропередачи и подземных коммуникаций. Для проведения измерения один полюс источника тока подключается к опорной точке на контуре заземления, а второй полюс присоединяется к токовому зонду, расположенному за пределами ЗУ ИО. Один полюс измерителя напряжения присоединяется к потенциальному зонду, также расположенному за пределами ЗУ ИО. Второй полюс измерителя напряжения присоединяется к опорной точке на контуре заземления.
Если ЗУ ИО имеет большие размеры и отсутствует возможность размещения зондов, как указано выше, токовый зонд следует разместить на расстоянии гт 3D. При этом, чтобы сохранить требуемую точность измерений, приходится несколько усложнить методику измерения. Потенциальный зонд размещается последовательно на расстоянии rm =k-rjm, где к = 0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9. Токовый и потенциальный зонды должны размещаться на одной линии. Для каждого размещения потенциального зонда гт измеренное значение заносится в таблицу. Далее строится кривая зависимости значения сопротивления от расстояния между ЗУ и потенциальным зондом гт. Зависимость измеренного сопротивления от расстояния между потенциальным и токовым зондом В этом случае за истинное значение сопротивления растеканию принимается значение при гзп =0.5-г]т. Форма кривой, показанная на Рис. 3-4 означает, что потенциальный зонд находится в зоне нулевого потенциала, практически вне зон влияния ЗУ и токового зонда. Если кривая не монотонная, что является следствием влияния различных коммуникаций и помех, измерения повторяют в другом направлении от ЗУ.
В случае невозможности применения вышеизложенного метода применяется другой метод, отличающийся тем, что в качестве потенциального и токового зондов используются существующие кабели телефонной связи. При этом телефонные кабели со стороны противоположной от узла связи ИО заземляются. Один кабель используется в качестве потенциального зонда, второй в качестве токового. После измерения сопротивления растеканию ЗУ ИО можно проверить результаты измерения, повторив измерения, предварительно поменяв кабели местами. Близкие величины сопротивления растеканию ЗУ ИО в результате этих измерений свидетельствуют о правильности полученных результатов.
При выборе или сооружении токового зонда необходимо выполнить проверку соответствия сопротивления токовой цепи техническим данным источника тока, встроенного в измерительный прибор, с помощью которого проводятся измерения. При измерениях нужно учитывать возможное влияние поля, создаваемого током в цепи токового зонда, на цепь потенциального зонда.
Сопротивление растеканию является интегральной характеристикой ЗУ ИО. При этом оно не несет никакой информации о том, насколько хорошо связаны отдельные ЗП с контуром заземления. Распространенными причинами отсутствия или недостаточности связи являются: ошибки проекта, ошибки монтажа, повреждение ЗП при ремонтных работах, естественная коррозия металлических частей ЗУ. Для проверки качества связи контура заземления с ЗП необходимо произвести измерение сопротивления связи.
При проведении измерений имитируется КЗ в электроустановки ИО с возвратом части тока КЗ к опорной точке на контуре заземления. Для этого один полюс источника тока подключается к опорной точке на контуре заземления, а второй полюс присоединяется к изолированному гибкому многожильному проводу, прокладываемому до проверяемого ЗП (точка измерения). В качестве потенциального зонда выбирается точка за пределами ЗУ ИО. В частности, может быть использован выведенный из работы телефонный кабель, заземленная на удаленном объекте. На узле связи ИО этот кабель кроссируется к точке измерения и присоединяется к одному из полюсов измерителя напряжения. Второй полюс измерителя напряжения присоединяется к проверяемому ЗП вместе со вторым полюсом источника тока. Схема измерений поясняется на Рис. 3-5.
Измерение сопротивления связи. Значение сопротивления связи определяется как отношение значения напряжения между точкой измерения и потенциальным зондом на величину тока в токовой цепи.
Для измерений желательно применять специальные интегрированные цифровые приборы, совмещающие в себе источник тока и напряжения, которые позволяют получать точные результаты с известной погрешностью, например прибор MRU 100 фирмы SONEL (Чехия).
При всех измерениях необходимо обеспечивать надежность контактов в местах соединения проводов.
По результатам анализа полученных данных определяются ЗП, имеющие неудовлетворительную связь с контуром заземления ИО.
Аналитическая оценка электромагнитной обстановки
Любая помеха характеризуется, в основном, по току и напряжению следующими параметрами: максимальная и минимальная амплитуда, действующее значение, спектр частот, длительность, крутизной фронта и спада.
Многие ЭМП в сети электропитания не представляют опасности для работы МЭА, и могут не учитываться при анализе электромагнитной обстановки. В то же время опасные для МЭА помехи должны обязательно учитываться. Большая часть опасных для МЭА ЭМП возникает при работе определенного технологического оборудования ИО. Источники и механизмы возникновения помех были рассмотрены в Главе 2. Такие помехи имеют характерные особенности, что позволяет определять их источники.
Традиционно для анализа спектра частот помехи используется преобразование Фурье, которое хорошо локализует частоты, присутствующие в сигнале [84,85]. Главный недостаток преобразования Фурье заключается в плохой локализации момента появления неоднородности сигнала во времени. В отличие от Фурье-преобразования, аппарат 5 -функций локализует особенности сигнала во временной области, однако не дает информации о частотах сигнала. В то время как при анализе помех необходимо анализировать изменение частотной составляющей сигнала во времени. Для такого анализа наилучшим образом подходит вейвлет-преобразование, отличительной особенностью которого является хорошая локализация высоко- и низкочастотных неоднородностей сигнала во времени [86-96].
Принципами вейвлет-преобразования являются масштабирование и сдвиг во времени материнского вейвлета. Благодаря масштабированию вейвлет-преобразование способно определять частотную составляющую сигнала, а сдвиг позволяет выявлять временные особенности. Выбор материнского вейвлета зависит, в большой мере, от анализируемого сигнала. Как правило, применяют материнские вейвлеты, которые приводят к наиболее простым и наглядным результатам для каждого конкретного сигнала. Сложность применения вейвлет-преобразования для каждого конкретного случая заключается в индивидуальном подходе к выбору материнского вейвлета, а в некоторых случаях и к его созданию.
Материнские вейвлеты для дискретного вейвлет-преобразования не могут быть записаны в аналитической форме или представлены в виде решения дифференциальных уравнений, за исключением простейшего из них вейвлета Хаара (Нааг). В общем случае вейвлеты характеризуются набором численных коэффициентов в некоторых функциональных уравнениях, содержащих изменение масштаба и параметры сдвига. В практических вычислениях материнский вейвлет задается с помощью итерационного алгоритма с изменением масштаба и сдвига единственной материнской функции, что приводит к появлению многомасштабного анализа, который позволяет делать быстрые численные расчеты коэффициентов сигнала на разных масштабах. Каждый масштаб представлен в виде вейвлет-коэффициентов, которые содержат независимую неперекрывающуюся информацию о сигнале. В работе, после разложения сигнала на вейвлет-коэффициенты производится отдельная обработка каждого из коэффициентов.
При анализе помех сначала необходимо выбрать соответствующий базис или систему функций, которые будут играть роль "функциональных координат". В большинстве случаев мы имеем дело с сигналами, которые представлены квадратично-интегрируемыми функциями, определенными на вещественной оси. Они образуют бесконечное гильбертово пространство L2(R).
Недостатки вейвлета Хаара, а именно недостаточная гладкость и плохая локализация по частоте, привели к необходимости разработки общего класса функций, удовлетворяющих требованиям локальности, регулярности и знакоперемешюсти, которые должны быть представимы простыми алгоритмами и достаточно регулярны для того, чтобы они полностью определялись на решетке с шагом 2У. Данный подход получил название многомасштабного анализа.
Защита от низкочастотных помех
Отдельно стоящие молниеотводы рекомендуется размещать на расстоянии не менее 10 м от зданий и сооружений ИО. Молниеотвод должен иметь собственный заземляющий контур.
В противном случае для обеспечения молниезащиты здания рекомендуется создать дополнительный заземляющий контур. Основание молниеотводов на крыше соединяется с заземляющим контуром молниезащиты. Основание молниеотвода располагается на изолирующем основании. При этом все металлические крепежные конструкции молниеотвода не должны быть связаны с металлоконструкциями здания.
С целью обеспечения безопасности персонала, контур молниезащиты ИО отдельным проводником соединяется с шиной ЗУ ИО на первом этаже или в подвале.
Питание устройств расположенных на молниеотводе, например, антенн, осуществлять через отдельный щиток. Все коммуникации антенн должны быть защищены от импульсных перенапряжений, как было описано выше.
Необходимо отказаться от размещения МЭА в здании на расстоянии менее 4 м от заземляющего спуска молниеотводов. При сближении других цепей УС ИО с заземляющим спуском молниеотвода на расстояние менее 4 м, необходима установка ОИПН с двух сторон цепи.
Для устранения повышенного уровня ЭМИ в местах размещения МЭА может потребоваться коррекция существующих схем питания и заземления.
В случаях, когда источником повышенного уровня ЭМИ является работа силового оборудования ИО, наиболее простым решением является размещение МЭА на достаточном удалении от силового оборудования.
Для защиты от электростатического разряда необходимо покрыть пол антистатическим материалом (специальным линолеумом) или обработан соответствующим лаком. 1. Снижение уровня потенциально опасных для УС ИО электромагнитных помех может быть достигнуто тремя путями: подавлением помех в источнике электромагнитной помехи снижением уровня помех на пути распространения. подавлением помех в узле УС ИО 2. Анализ возможных мероприятий по снижению уровня потенциально опасных для УС ИО электромагнитных помех показал, что наиболее эфективными являются: увеличение расстояния между источниками помех и вторичными цепями, подверженными их влиянию. увеличение расстояния между источниками помех и электронной аппаратурой, подверженной их влиянию. уменьшение части энергии помехи, передаваемой приемнику, за счет отвода большей части энергии помехи по альтернативному пути. уменьшение коэффициентов емкостной и (или) индуктивной связи между источником помехи и подверженными ее влиянию цепями и аппаратурой путем экранирования. изоляция проводящих частей, связанных с источником помехи, и проводящих частей, связанных с приемником помехи. подавление внешних помех, проникших во вторичные цепи, путем использования защитных устройств 3. Анализ способов защиты УС ИО от воздействия микросекундных импульсных помех по силовым и информационным цепям показал, что наиболее эффективным способом является применение устройств защиты от импульсных перенапряжений согласно концепции зонной защиты. Проведен анализ и разработаны рекомендации по выбору и установке устройств защиты УС ИО при наличии информации о потенциально опасных электромагнитных помехах.
1. Показано, что одним из важнейших параметров управляющих систем являются показатели помехоустойчивости, которые тесно связаны с условиями эксплуатации и параметрами окружающей среды. Помехоустойчивость управляющих систем может быть достигнута только при комплексном подходе, который включает в себя работы связанные с контролем качества, введением избыточности и резервированием, диагностикой, а также увеличением помехоустойчивости управляющих систем.
6. Анализ помех, которые могут влиять на помехоустойчивость позволил провести классификацию помех. В общем случае помеховая обстановка представляет собой суперпозицию климатических, сейсмоакустических и электромагнитных помех. Наиболее опасными для функциональной безопасности УС являются электромагнитные помехи, которые определяют электромагнитную обстановку.
7. Проведен анализ совокупности взаимоувязанных задач обеспечения электромагнитной совместимости управляющих систем информационного объекта с реальной электромагнитной обстановкой в условиях информационного объекта. Исследовано современное состояние знаний об электромагнитной совместимости и помехоустойчивости управляющих систем информационных объектов.
8. Выполнен детальный анализ показателей электромагнитной обстановки, что позволило провести классификацию и систематизацию электромагнитных помех, которые определяют электромагнитную обстановку на информационном объекте и представляют опасность для узлов управляющих систем."
9. На основании проведенных исследований электромагнитной обстановки информационного объекта разработан метод экспериментально-расчетной оценки электромагнитной обстановки на информационном объекте. Обоснован выбор набора измеряемых параметров электромагнитной обстановки, а также измерительного оборудования.
10.Проведена сравнительная оценка применения расчетных методов для анализа электромагнитных помех. Установлено, что для анализа сосредоточенных помех целесообразно применение преобразования Фурье и его модификаций, а для анализа импульсных и флуктуационных (широкополосных) помех целесообразно применение вейвлет-преобразования.
11.Впервые исследованы типовые электромагниные помехи с помощью вейвлет преобразования. Анализ свойств наиболее распространенных вейвлетов показал, что для целей анализа электромагнитных помех лучше всего подходят вейвлеты семейства Добеши, причем, исходя из свойств фрактальности форм электромагнитных помех, для низкочастотных помех целесообразно применять вейвлеты Добеши более низкого порядка, а для анализа высокочастотных помех более высокого.
12.Проведен комплекс экспериментальных исследований электромагнитной обстановки на 30 действующих информационных объектах. Получена статистика степени опасности потенциально опасных электромагнитных помех для функциональной безопасности управляющих систем типовых информационных объектов. Установлено, что опасность для работы узлов УС присутствует более чем на 80% информационных объектах. Большая часть проблем связана с неправильной организацией систем питания и заземления, проблемами молниезащиты, а также близким расположением информационного объекта с энергонасыщенными объектами.
