МОДЕЛЮВАННЯ АНТЕННИХ СИСТЕМ ІЗ ВИСОКОВОЛЬТНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЇХ ВИПРОМІНЮВАННЯ НА ФОРМУВАННЯ PLHR-ВИПРОМIНЮВАННЯ В IОНОСФЕРI
DOI:
https://doi.org/10.46972/2076-1546.2025.28.12Ключові слова:
випромінювання електромереж, елементарний електричний вібратор, діаграма спрямованості, напруженість електричного поля, напруженість магнітного поля, іоносфера, випромінювання іоносфериАнотація
За допомогою супутникових досліджень був відкритий ефект відображення в іоносфері гармонічного випромінювання електромереж (рower line harmonic radiation – PLHR). Встановлено, що потужні споживачі електроенергії формують на частотах, пов’язаних із частотою електромереж і її численними гармоніками, техногенні сигнали. Вони викликають зміни параметрів плазми та електромагнітного поля в іоносфері. Проте, незважаючи на багаторазові спроби, на сьогодні немає пояснення ефекту PLHR.
Метою статті є часткове якісне дослідження числовим методом впливу випромінювання високовольтних ліній електропередач на механізм формування гармонічного випромінювання в іоносфері на основі теорій електромагнітного поля, антен та розповсюдження електромагнітних хвиль в атмосфері.
Високовольтні лінії електропередач розглянуто як антенну систему, яка складається з випромінювачів, еквівалентних горизонтальним елементарним електричним вібраторам, які підняті за допомогою опор над земною поверхнею. Числовим методом здійснено моделювання повітряних ліній електропередач різних класів та конфігурацій як антенних систем у програмному середовищі MMANA. Зокрема, досліджено зміну коефіцієнта підсилення антенних систем відповідних моделей повітряних ліній електропередач у смузі частот гармонічного випромінювання електромереж PLHR. Діаграма спрямованості горизонтального елементарного електричного вібратора має пелюстковий характер із певною глибиною провалів залежно від параметрів Землі та її поверхні, уздовж якої випромінювання відсутнє. Явище інтерференції впливає на зміну коефіцієнта підсилення залежно від частоти та висоти встановлення антени. Також має значення клас моделі повітряної лінії та її геометричні розміри.
Отримані результати чисельного моделювання не суперечать висновкам аналітичного методу дослідження – теорії електромагнітного поля, антен та розповсюдження електромагнітних хвиль в атмосфері.
Необхідна для реєстрації мультиплетiв інтенсивність ліній PLHR досягається, зокрема, за рахунок значної об’ємної густини енергії поля електромереж, зміну якої досліджено чисельним моделюванням (аналіз зміни коефіцієнта підсилення антенних систем відповідних моделей повітряних ліній електропередач у визначеній смузі частот). У разі високої об’ємної густини енергії поля електромереж виникають мультиплети з великою кількістю сателітів (до десяти i більше) з інтервалом 50 Гц. Цю особливість якісно підтверджено зміною коефіцієнта підсилення за зміни частоти на 50 Гц, який приймає достатньо великі значення. У разі низької густини енергії поля електромереж та високих концентрацій вільних електронів можливий режим генерації нового електромагнітного поля, що пояснює можливість утворення мультиплетiв з інтервалом 100 Гц між лініями. Вказана особливість якісно підтверджена значеннями коефіцієнта підсилення на частотах, кратних 100 Гц, які не менше 2 дБі.
Посилання
Vavrukh, M., & Korepanov, V. (2013). Mekhanizm formuvannia linii harmonichnoho vyprominiuvannia v ionosferi [Mechanism of Formation of Harmonic Radiation Lines in the Ionosphere]. Visnyk Lvivskoho un-tu [Bulletin of Lviv University. The series is physical], 48, 180–197. ISSN 1024-588X. [in Ukrainian].
Rykhalskyi, O. R., Karashchuk, N. M., & Netrebko, R. V. (2024). Analitychne doslidzhennia vplyvu vyprominiuvannia vysokovoltnykh linii elektroperedach na formuvannia harmonichnoho vyprominiuvannia v ionosferi [Analytical Study of the Influence of the Radiation of High-Voltage Power Lines on the Formation of Harmonic Radiation in the Ionosphere]. Problemy stvorennia, vyprobuvannia, zastosuvannia ta ekspluatatsii skladnykh informatsiinykh system: zb. nauk. prats [Problems of Construction, Testing, Application and Operation of Complex Information Systems. Scientific Journal of Korolov Zhytomyr Military Institute], 26 (I), 81–92. https://doi.org/10.46972/2076–1546.2024.26.07 [in Ukrainian].
Dudkin, D. F., Pronenko, V. O., Korepanov, V. Ye, & Klimov, S.I. (2014). Vyprominiuvannia linii elektroperedach u navkolozemnomu prostori [Power Line Radiation in the Near-Earth Space]. Kosmichna nauka i tekhnolohiia [Space Science and Technology], 20, 5, 27–34. ISSN 1561-8889. https://doi.org/10.15407/knit2014.05.027 [in Ukrainian].
Nemec, F., Santolic, O., Parrot, M., & Berthelier, J. (2007). Comparison of Magnetospheric Line Radiation and Power Line Harmonic Radiation: A Systematic Survey Using the DEMETER Spacecraft. J. Geophys. Res., 112, A04301. https://doi.org/10.1029/2006ja012134
Nemec, F., Santolic, O., Parrot, M., & Bortnik, J. (2008). Power Line Harmonic Radiation Observed by Satellite: Properties and Propagation Through the Ionosphere. J. Geophys. Res., 113, A08317. https://doi.org/10.1029/2008ja013184
Nemec, F., Parrot, M., & Santolik, O. (2010). Influence of Power Line Harmonic Radiation on the VLF Wave Activity in the Upper Ionosphere: Is it Capable to Trigger New Emissions. J. Geophys. Res., 115, A11301. https://doi.org/10.1029/2010JA015718
Barbe, K., Pintelon, R., & Schoukens, J. (2010). Welch Method Revisited: Nonparametric Power Spectrum Estimation Via Circular Overlap. IEEE Trans. Signal Process, 58, 553–565. https://doi.org/10.1109/tsp.2009.2031724
Zelenyj, L. M., Gurevich, A. V., & Klimov, S. I. (2014). Academic Microsatellite CHIBIS-M. Space Research, 1, 1, 52.
Simoes, F., Pfaff, R., & Freudenreich, H. (2011). Satellite Observations of Schumann Resonances in the Earth’s Ionosphere. Geophys. Res. Lett, 38, L22101. https://doi.org/10.1029/
GL049668
Francisco, C. M. (2012). Connecting Renewable Power Plant to the Brazilian Transmission Power System. Washington, DC (USA), The institute of Brazilian business and public management issues. The Minerva program.
Denysevych, K. B., Landau, Yu. O., Neiman, V. O., & Suleimanov, V. M. (n.d.). Rozvytok atomnoi enerhetyky ta ob’iednanykh enerhosystem [Development of Nuclear Power and Integrated Energy Systems]. Retrived from http://energetika.in.ua/ua/books/book-4 [in Ukrainian].
Vse pro prohramu MMANA [All about the MMANA Program]. (n.d.). Retrived from https://coollib.cc/b/703491-igor-viktorovich-goncharenko-kompyuternoe-modelirovanie-antenn-vse-o-programme-mmana/read [in Ukrainian].
Shokalo, V. M., Pravda, V. I., & Usin, V. A. et al. (2009). Elektrodynamika ta poshyrennia radiokhvyl. Ch. 1. Osnovy teorii elektromahnitnoho polia [Electrodynamics and Propagation of Radio Waves. Part 1. Fundamentals of the Theory of the Electromagnetic Field]. Kharkiv [in Ukrainian].
Shokalo, V. M., Pravda, V. I., & Usin, V. A. et al. (2010). Elektrodynamika ta poshyrennia radiokhvyl. Ch. 2. Vyprominiuvannia ta poshyrennia elektromahnitnykh khvyl [Electrodynamics and Propagation of Radio Waves. Part 2. Radiation and Propagation of Electromagnetic Waves]. Kharkiv [in Ukrainian].
Pilinskyi, V. V. (2014). Tekhnichna elektrodynamika ta poshyrennia radiokhvyl [Technical Electrodynamics and Propagation of Radio Waves]. Kyiv [in Ukrainian].
Kryvutsy, V. H. (2012). Teoriia i praktyka upravlinnia vykorystanniam radiochastotnoho resursu [Theory and Practice of Management of Radio Frequency Resource Use]. Kyiv [in Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
