МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ ТОКОВ В ПРОВОДНИКАХ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ПО ДАННЫМ ДАТЧИКОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Вячеслав Александрович Горошков; Николай Владимирович Коровкин; Алексей Юрьевич Гришенцев; Игорь Владимирович Герасимов; Вэньлун И; Александр Владимирович Касьянов

doi:10.5281/zenodo.20800074

Авторы

Вячеслав Александрович Горошков ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» Автор gorosvia@ya.ru
Николай Владимирович Коровкин ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» Автор https://orcid.org/0000-0002-1173-8727 nikolay.korovkin@gmail.com
Алексей Юрьевич Гришенцев ФГБОУ ВО «Университет ИТМО» Автор https://orcid.org/0000-0003-1373-0670 agrishentsev@yandex.ru
Игорь Владимирович Герасимов ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» Автор https://orcid.org/0000-0002-0965-1438 ivgerasimov-45@yandex.ru
Вэньлун И Сельскохозяйственный университет Цзянси Автор https://orcid.org/0000-0002-9266-3498 yiwenlong@jxau.edu.cn
Александр Владимирович Касьянов ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» Автор kasjanov@inbox.ru

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.20800074

Ключевые слова:

идентификация токов в воздушной линии, мощностные режимы, ЛЭП, магнитное поле, информационная безопасность, информационное противоборство

Лицензия

Метаданные этой статьи распространяются под лицензией CC BY 4.0

Аннотация

Предметом исследования является разработка бесконтактного метода идентификации токов в проводниках воздушной линии электропередач по данным измерения магнитного поля в электробезопасной окрестности исследуемой линии. Предлагается метод решения обратной задачи идентификации тока в длинной линии по результатам высокоточных измерений магнитного поля на основе современной приборной базы и последующей обработкой данных измерений с применением: моделирования магнитного поля методом зеркальных изображений, частотной избирательностью. Решение задачи идентификации токов в проводниках осуществляется за счёт вычисления корней системы линейных алгебраических уравнений во временной или частотной области. Возможна организация круглосуточного полностью автоматического мониторинга. Основным результатом является разработка метода бесконтактной идентификации токов в проводниках воздушной линии электропередач и численное моделирование некоторых примеров. Практическими областями применения предлагаемого метода являются задачи технического и учётного надзора, экологического мониторинга, информационного противоборства и защиты информации.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

1. Жаринов, И. О. Информационно-аналитическое обеспечение в решении задачи дискретного экономического управления бизнесом индустрии 4.0. / И. О. Журавлев // Вестник Бурятского государственного университета. Экономика и менеджмент. – 2022. – № 3. – С. 43-52. – DOI 10.18101/2304-4446-2022-3-43-52.

2. Condition monitoring and fault diagnosis of power transformer based on non-invasive measurement / M. Youssef [et al.] // Scientific Reports. – 2025. – V. 15, No. 1. – A. 32123. – DOI 10.1038/s41598-025-14242-2.

3. A magnetic measurement-based contactless method for current/sag monitoring in overhead lines considering practical engineering conditions / Y. Mai [et al.] // Measurement. – 2025. – V. 257. – A. 118779. – DOI 10.1016/j.measurement.2025.118779.

4. Методы бесконтактной регистрации информационных сигналов для аудита информационной безопасности систем и сетей электроснабжения / А. Ю. Гришенцев, С. А. Арустамов, Н. С. Кармановский [и др.] // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2023. – Т. 23, № 6. – С. 1233-1241. – DOI 10.17586/2226-1494-2023-23-6-1233-1241. – EDN VJJZAK.

5. Макаренко, С. И. Аудит безопасности критической информационной инфраструктуры: учебное пособие / С. И. Макаренко. – СПб.: Наукоемкие технологии, 2023. – 122 с.

6. Защита канала широкополосной связи с применением ортогональных шумоподобных сигнальных символов / А. Ю. Гришенцев, С. А. Арустамов, А. Г. Коробейников, О. В. Козин // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2019. – Т. 19, № 2. – С. 280-291. – DOI 10.17586/2226-1494-2019-19-2-280-291. – EDN AQQVFW.

7. Кузьмин, П. С. Неинтрузивный мониторинг нагрузки: эффекты внедрения и перспективы распространения / П. С. Кузьмин // Стратегические решения и риск-менеджмент. – 2019. – Т. 10, № 4. – С. 306-319. – DOI 10.17747/2618-947X-2019-4-306-319. – EDN BPIHLP.

8. Новобрицкий, В. А. Оптимизация размещения датчиков магнитного поля для реализации селективной защиты двухцепной воздушной линии электропередачи / В. А. Новобрицкий // Электротехнические системы и комплексы. – 2024. – № 4(65). – С. 31-39. – DOI 10.18503/2311-8318-2024-4(65)-31-39. – EDN OQCLFK.

9. Свойства и атрибуты сетей электроснабжения как факторы, демаскирующие характеристики объектов, потребляющих и генерирующих электроэнергию / А. Г. Коробейников, А. Ю. Гришенцев, С. А. Арустамов [и др.] // Научно-технический вестник Поволжья. – 2023. – № 5. – С. 303-306. – EDN LBSVSG.

10. Data exfiltration through electromagnetic covert channel of wired industrial control systems / S. Sachintha [et al.] // Applied Sciences. – 2023. – V. 13, No. 5. – A. 2928. – DOI 10.3390/app13052928.

11. Houicher, S. Calculation of the Magnetic Field in the Vicinity of the Overhead Transmission Lines / S. Houicher, R. Djekidel // Lecture Notes in Networks and Systems. – 2021. – P. 1529–1538. – DOI 10.1007/978-3-030-73882-2_139.

12. Теоретические основы электротехники. Том 3: 4-е изд. / К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровкин, В. Л. Чечурин. – СПб.: Питер, 2006. – 377 с.

13. Budnik, K. Contribution to studies on calculation of the magnetic field under power lines. / K. Budnik, W. Machczynski // European Transactions on Electrical Power. – 2006. – Vol. 16, No. 4. – P. 345–364. –DOI 10.1002/etep.90.

14. Вержбицкий, В. М. Численные методы / В. М. Вержбицкий. – М.: ООО «ИД Оникс 21 век», 2005. – 432 с.

15. Биоинспирированные методы в оптимизации: монография / Л. А. Гладков, В. В. Курейчик, В. М. Курейчик, П. В. Сороколетов. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. – 384 с.

16. Тихонов, А. Н. Методы решения некорректных задач / А. Н. Тихонов, В. Я. Арсенин. –М.: Наука, 1979. – 283 с.

17. Nassereddine, M. Soil resistivity structure and its implication on the pole grid resistance for transmission lines / M. Nassereddine, J. Rizk, G. Nasserddine // International Journal of Electrical and Computer Engineering. – 2013. – V. 7, No 35. – P. 1–10.

18. Early study of magnetic permeability and magnetic susceptibility of peat in Ogan Komering Ilir, South Sumatera, Indonesia / M. F. Anisah, A. Purwandani, D. Nugroho, L. Sumargana // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2020. – V. 500, No. 1. – Art. 012025. – DOI 10.1088/1755-1315/500/1/012025.

19. Bosch GLM 50-27 CG Professional Руководство по эксплуатации. – URL: https://media.vn.bosch-pt.com/binary/ocsmedia/optimized/full/o416915v21_160992A8KF_202305.pdf (дата обращения 22.02.2026).

20. Distance Laser Sensor DLS-C 15 Technical Reference Manual. – URL: https://dimetix.com/wp-content/uploads/2016/08/DLS_FLS_C_TechnicalManual_V204_en.pdf (дата обращения 22.02.2026).

21. Leica DISTO X4 Product Data Sheet. – URL: https://shop.leica-geosystems.com/sites/default/files/2022-01/Leica%20DISTO%20X4%20data-sheet_2201_V1.0_EN.pdf (дата обращения 22.02.2026).

22. Лазерный 3D сканер Trimble X7. – URL: https://trl.trimble.com/docushare/dsweb/Get/Document-958093/X7_UserGde_4A_61341_rus.pdf (дата обращения 22.02.2026).

23. Fluxgate Magnetometers – URL: https://magnetometer.com/wp-content/uploads/Fluxgate-Magnetometers-White-Paper.pdf (дата обращения 22.02.2026).

24. Ripka, P. Contactless measurement of electric current using magnetic sensors / P. Ripka // Tm – Technisches Messen. – 2019. – V. 86. No. 10. – P. 586–598. – DOI 10.1515/teme-2019-0032.

25. A1324 Ratiometric Linear Hall Effect Sensor ICs. Allegro MicroSystems. – URL: https:// allegromicro.com/~/media/files/datasheets/a1324-5-6-datasheet.ashx (дата обращения 22.02.2026).

26. 1 and 2- axis magnetic sensors HMC1001/1002/1021/1022 datasheet. Honeywell. – URL: https://prod-edam.honeywell.com/content/dam/honeywell-edam/aero/en-us/products/navigation-and-sensors/sensors/low-field-high-precision-linear-1-and-2-axis-analog-magnetic-sensors/documents/hon-aero-1-and-2-axis-magnetic-sensors.pdf (дата обращения 22.02.2026).

27. MMC5983MA AMR Magnetometer datasheet. MEMSIC Semiconductor. – URL: https://www.memsic.com/magnetometer-5 (дата обращения 22.02.2026)

28. DRV421 Integrated Magnetic Fluxgate Sensor datasheet. Texas Instruments. – URL: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv421.pdf (дата обращения 22.02.2026).

REFERENCES LIST

1. Zharinov, I. O. Informatsionno-analiticheskoe obespechenie v reshenii zadachi diskretnogo ekonomicheskogo upravleniia biznesom industrii 4.0. / I. O. Zhuravlev // Vestnik Buriatskogo gosudarstvennogo universiteta. Ekonomika i menedzhment. – 2022. – № 3. – S. 43-52. – DOI 10.18101/2304-4446-2022-3-43-52.

2. Condition monitoring and fault diagnosis of power transformer based on non-invasive measurement / M. Youssef [et al.] // Scientific Reports. – 2025. – V. 15, No. 1. – A. 32123. – DOI 10.1038/s41598-025-14242-2.

3. A magnetic measurement-based contactless method for current/sag monitoring in overhead lines considering practical engineering conditions / Y. Mai [et al.] // Measurement. – 2025. – V. 257. – A. 118779. – DOI 10.1016/j.measurement.2025.118779.

4. Metody beskontaktnoi registratsii informatsionnykh signalov dlia audita informatsionnoi bezopasnosti sistem i setei elektrosnabzheniia / A. Iu. Grishentsev, S. A. Arustamov, N. S. Karmanovskii [i dr.] // Nauchno-tekhnicheskii vestnik informatsionnykh tekhnologii, mekhaniki i optiki. – 2023. – T. 23, № 6. – S. 1233-1241. – DOI 10.17586/2226-1494-2023-23-6-1233-1241. – EDN VJJZAK.

5. Makarenko, S. I. Audit bezopasnosti kriticheskoi informatsionnoi infrastruktury: uchebnoe posobie / S. I. Makarenko. – SPb.: Naukoemkie tekhnologii, 2023. – 122 s.

6. Zashchita kanala shirokopolosnoi sviazi s primeneniem ortogonalnykh shumopodobnykh signalnykh simvolov / A. Iu. Grishentsev, S. A. Arustamov, A. G. Korobeinikov, O. V. Kozin // Nauchno-tekhnicheskii vestnik informatsionnykh tekhnologii, mekhaniki i optiki. – 2019. – T. 19, № 2. – S. 280-291. – DOI 10.17586/2226-1494-2019-19-2-280-291. – EDN AQQVFW.

7. Kuzmin, P. S. Neintruzivnyi monitoring nagruzki: effekty vnedreniia i perspektivy rasprostraneniia / P. S. Kuzmin // Strategicheskie resheniia i risk-menedzhment. – 2019. – T. 10, № 4. – S. 306-319. – DOI 10.17747/2618-947X-2019-4-306-319. – EDN BPIHLP.

8. Novobritskii, V. A. Optimizatsiia razmeshcheniia datchikov magnitnogo polia dlia realizatsii selektivnoi zashchity dvukhtsepnoi vozdushnoi linii elektroperedachi / V. A. Novobritskii // Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy. – 2024. – № 4(65). – S. 31-39. – DOI 10.18503/2311-8318-2024-4(65)-31-39. – EDN OQCLFK.

9. Svoistva i atributy setei elektrosnabzheniia kak faktory, demaskiruiushchie kharakteristiki obieektov, potrebliaiushchikh i generiruiushchikh elektroenergiiu / A. G. Korobeinikov, A. Iu. Grishentsev, S. A. Arustamov [i dr.] // Nauchno-tekhnicheskii vestnik Povolzhia. – 2023. – № 5. – S. 303-306. – EDN LBSVSG.

10. Data exfiltration through electromagnetic covert channel of wired industrial control systems / S. Sachintha [et al.] // Applied Sciences. – 2023. – V. 13, No. 5. – A. 2928. – DOI 10.3390/app13052928.

11. Houicher, S. Calculation of the Magnetic Field in the Vicinity of the Overhead Transmission Lines / S. Houicher, R. Djekidel // Lecture Notes in Networks and Systems. – 2021. – P. 1529–1538. – DOI 10.1007/978-3-030-73882-2_139.

12. Teoreticheskie osnovy elektrotekhniki. Tom 3: 4-e izd. / K. S. Demirchian, L. R. Neiman, N. V. Korovkin, V. L. Chechurin. – SPb.: Piter, 2006. – 377 s.

13. Budnik, K. Contribution to studies on calculation of the magnetic field under power lines. / K. Budnik, W. Machczynski // European Transactions on Electrical Power. – 2006. – Vol. 16, No. 4. – P. 345–364. –DOI 10.1002/etep.90.

14. Verzhbitskii, V. M. Chislennye metody / V. M. Verzhbitskii. – M.: OOO «ID Oniks 21 vek», 2005. – 432 s.

15. Bioinspirirovannye metody v optimizatsii: monografiia / L. A. Gladkov, V. V. Kureichik, V. M. Kureichik, P. V. Sorokoletov. – M.: FIZMATLIT, 2009. – 384 s.

16. Tikhonov, A. N. Metody resheniia nekorrektnykh zadach / A. N. Tikhonov, V. Ia. Arsenin. –M.: Nauka, 1979. – 283 s.

17. Nassereddine, M. Soil resistivity structure and its implication on the pole grid resistance for transmission lines / M. Nassereddine, J. Rizk, G. Nasserddine // International Journal of Electrical and Computer Engineering. – 2013. – V. 7, No 35. – P. 1–10.

18. Early study of magnetic permeability and magnetic susceptibility of peat in Ogan Komering Ilir, South Sumatera, Indonesia / M. F. Anisah, A. Purwandani, D. Nugroho, L. Sumargana // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2020. – V. 500, No. 1. – Art. 012025. – DOI 10.1088/1755-1315/500/1/012025.

19. Bosch GLM 50-27 CG Professional Руководство по эксплуатации. – URL: https://media.vn.bosch-pt.com/binary/ocsmedia/optimized/full/o416915v21_160992A8KF_202305.pdf (data obrashcheniia 22.02.2026).

20. Distance Laser Sensor DLS-C 15 Technical Reference Manual. – URL: https://dimetix.com/wp-content/uploads/2016/08/DLS_FLS_C_TechnicalManual_V204_en.pdf (data obrashcheniia 22.02.2026).

21. Leica DISTO X4 Product Data Sheet. – URL: https://shop.leica-geosystems.com/sites/default/files/2022-01/Leica%20DISTO%20X4%20data-sheet_2201_V1.0_EN.pdf (data obrashcheniia 22.02.2026).

22. Lazernyi 3D skaner Trimble X7. – URL: https://trl.trimble.com/docushare/dsweb/Get/Document-958093/X7_UserGde_4A_61341_rus.pdf (data obrashcheniia 22.02.2026).

23. Fluxgate Magnetometers – URL: https://magnetometer.com/wp-content/uploads/Fluxgate-Magnetometers-White-Paper.pdf (data obrashcheniia 22.02.2026).

24. Ripka, P. Contactless measurement of electric current using magnetic sensors / P. Ripka // Tm – Technisches Messen. – 2019. – V. 86. No. 10. – P. 586–598. – DOI 10.1515/teme-2019-0032.

25. A1324 Ratiometric Linear Hall Effect Sensor ICs. Allegro MicroSystems. – URL: https:// allegromicro.com/~/media/files/datasheets/a1324-5-6-datasheet.ashx (data obrashcheniia 22.02.2026).

26. 1 and 2- axis magnetic sensors HMC1001/1002/1021/1022 datasheet. Honeywell. – URL: https://prod-edam.honeywell.com/content/dam/honeywell-edam/aero/en-us/products/navigation-and-sensors/sensors/low-field-high-precision-linear-1-and-2-axis-analog-magnetic-sensors/documents/hon-aero-1-and-2-axis-magnetic-sensors.pdf (data obrashcheniia 22.02.2026).

27. MMC5983MA AMR Magnetometer datasheet. MEMSIC Semiconductor. – URL: https://www.memsic.com/magnetometer-5 (data obrashcheniia 22.02.2026)

28. DRV421 Integrated Magnetic Fluxgate Sensor datasheet. Texas Instruments. – URL: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv421.pdf (data obrashcheniia 22.02.2026).