Загадочный импульс продолжительностью в одну минуту в электросети континентальной Европы (а, б) и динамика изменения силы сигнала с течением времени в Европе, Великобритании и Скандинавии (г).
Уже много лет с электросетями по всему миру происходит нечто странное. Каждые 60 секунд они «пульсируют»: частота электрического тока немного изменяется, затем возвращается к норме, а через 60 секунд всё повторяется.
Эффект обнаружен в нескольких энергосистемах, физически не связанных друг с другом. Он виден в континентальной Европе, Великобритании, Скандинавии, Северной Америке, Австралии, Малайзии, Южной Корее, ЮАР, а также в изолированных системах вроде Ирландии, Исландии и Майорки. При этом форма сигнала остаётся удивительно стабильной годами.
Этот показатель точен и сохраняется из года в год уже более десяти лет. Такая точность позволяет предположить, что это не случайность, однако этот феномен до сих пор остаётся загадкой, удивительно устойчивой во времени. Теперь ученые полагают, что нашли ответ — и он оказался на удивление прозаичным. Исследование вела команда под руководством физика Дирка Виттаута из Кельнского университета (Германия), а его результаты опубликованы в журнале Nature Energy.
Каждую минуту некоторые источники бесперебойного питания, резервные системы, используемые, например, в больницах, дата‑центрах и исследовательских центрах, проводят плановые проверки аккумуляторов, создавая небольшие, но измеримые всплески потребления электроэнергии.
Электросеть постоянно поддерживает хрупкое равновесие. В каждый момент количество производимой электроэнергии должно примерно соответствовать её потреблению. Такие колебания влияют на частоту переменного тока в сети, обычно составляющую 50 или 60 герц в зависимости от региона мира. Чтобы разобраться в происходящем, Виттхаут и его коллеги проанализировали электрические измерения высокого разрешения, полученные в зданиях исследовательского центра Forschungszentrum Jülich в Германии.
60-секундная закономерность обнаружилась в четырёх зданиях, и во всех них имелись источники бесперебойного питания. Ни в одном из исследованных зданий без таких систем подобной картины не наблюдалось.
Проследив электрические сигналы подробнее, исследователи обнаружили крошечные всплески тока от аккумуляторов, возникавшие точно с интервалом в одну минуту. В одном здании им удалось проследить вызванные ими колебания через всю электрическую систему вплоть до точки подключения к общественной высоковольтной сети. Затем производитель подтвердил личность «виновника»: регулярные самотесты аккумуляторов, автоматически выполняемые программным обеспечением системы управления.
По всей видимости, разгадка связана с часами. Цифровые устройства могут синхронизировать внутренние часы по внешним сигналам времени, поэтому независимо работающие системы в итоге способны выполнять запланированные действия одновременно.
Исследователи установили, что источником загадочного 60-секундного импульса стали плановые проверки аккумуляторов в источнике бесперебойного питания, и проследили, как вызванные этим колебания напряжения распространились по инфраструктуре здания и достигли общественной электросети
По отдельности такие небольшие проверки не имеют практически никакого значения. Но если достаточное количество устройств действует синхронно, их суммарное потребление электроэнергии может вызвать измеримый эффект во всей энергосистеме.
В настоящее время эти колебания не представляют непосредственной угрозы стабильности электросетей. По словам исследователей, они сравнительно невелики и обычно имеют амплитуду всего несколько миллигерц.
К счастью, решение может оказаться довольно простым, по крайней мере для крупных аккумуляторов и резервных систем. Вместо того чтобы заставлять тысячи устройств выполнять одну и ту же операцию в один и тот же момент, производители могут добавить небольшие случайные отклонения в программное расписание и таким образом предотвратить ежеминутное наложение нагрузки.
Источник: habr.com