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.
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.
Комментарии (16)
Aleksandr_Lar
10.11.2026 13:12Традиционная боль энергетиков - потребитель, у которого стоит выпрямитель. Хуже него только электролитическая ванна и тяговые сети.
StasTukalo
10.11.2026 13:12объясните пожалуйста, почему
ksbes
10.11.2026 13:12Г - не то что вы подумали, а гармоники! Все эти потребители корёжат "идеальную синусоиду*
VT100
10.11.2026 13:12Они потребляют нелинейный ток, за счëт чего генерируют гармоники и сдвиги фаз (cosФи < 1).
Гармоники кратные 3-й, кроме того, складываются в нулевом проводе и могут вызвать печально известное “отгорание нуля”.
sim2q
10.11.2026 13:12только электролитическая ванна
О, думал, что только нелинейный эффект из за диссоциации
а там целый букет (отвечает гугль( извините....), самому стало интересно)
При питании электролитической ванны синусоидальным напряжением частотой 50 Гц (период \(T = 20\text{ мс}\)) форма потребляемого тока не является чисто синусоидальной. Из-за нелинейных электрохимических процессов на границе «электрод — раствор» ток искажается, приобретает характерные «ступеньки» (зоны нечувствительности) и сдвигается по фазе относительно напряжения.
Почему форма тока искажается
Электролитическая ванна ведет себя как нелинейная активно-емкостная нагрузка. На форму кривой тока \(i(t)\) при частоте 50 Гц влияют три основных фактора:
ЭДС поляризации (напряжение разложения). Электролиз начинается только тогда, когда мгновенное напряжение сети превышает пороговое напряжение разложения электролита. В начале и конце каждого полупериода фарадеевский ток почти равен нулю, что формирует характерные «полки» (паузы) на графике.
Емкость двойного электрического слоя. На границе металла и раствора образуется двойной электрический слой ионов, который работает как конденсатор большой емкости. Из-за него ток опережает напряжение по фазе, а в моменты резкого изменения напряжения возникают емкостные выбросы (пики перезаряда).
Вентильный (выпрямительный) эффект. Если электроды выполнены из разных металлов или один из них покрывается оксидной пленкой (например, алюминий, титан, тантал), сопротивление ванны в одном направлении становится резко выше, чем в другом. В этом случае одна полуволна тока подавляется, и форма кривой становится асимметричной.
Это ещё без нелинейности самих регулируемых выпрямителей.
Brazil
10.11.2026 13:12Ну наверно все плановые включения делаются на расписаниях с точностью до минут.
vesowoma
10.11.2026 13:12Непонятно, эти резервные источники время по интернету синхронизируют? Потому что на разных 1307 и подобных пики быстро бы размылись за счет точности хода. А для задачи "раз в минуту переключись на шунт и назад" 1307 хватит с головой. А вот если нужно выдавать генерацию в общую сеть, тогда да, нужно очень точная синхронизация с частотой общей сети, но судя по статье, тут такой задачи нет.
VADemon
10.11.2026 13:12Да, в статье указан временной дрифт и отдельно синхронизация с NTP, при выкл./вкл. NTP соответственно.
VADemon
10.11.2026 13:12Они-то влияние на сеть указали для "кластера Raspberry Pi". А ну админы, говорите, есть ли у вас
sleep $(( RANDOM % 60 ))в ваших crontab-ах?
chebo
Может, наоборот, не всплески потребления, а всплески уменьшения потребления? Ведь при работе от аккумуляторов ИБП отключается от сети?
Aleksandr_Lar
Аккумулятор проверяют "зарядкой" - при статусе "заряжен", вам достаточно подключить аккумулятор к выпрямителю "на зарядку" и измерить ток - так вы увидите, что у вас аккум держит заряд и жив.
chebo
Ничего не понял. Заряженный аккумулятор проверяют подключением к нагрузке (и смотрят просадку по напряжению), а не к зарядному устройству.
bobcatt
ИБП проверяют аккумуляторы подключая их на шунт, как это делают ИБП начального уровня, или просто отключая внешнее питание и измеряя падение напряжения на клеммах за единицу времени.
AVX
Вообще-то они постоянно заряжаются. А при тесте переключаются на нагрузку (чаще - просто ИБП отключает входное питание, эмулируя сбой). Вот если это синхронно они делают - то да, будет синхронное уменьшение потребления. Но что-то я не видел чтобы раз в минуту проверялось - обычно вообще раз в неделю или в 2 недели.
Вообще выглядит как ошибочный вывод "британских учёных". Как и сам факт того, что "во всём мире одновременно".Перечитал источник - смешались в кучу кони, люди. Указывается как минимум 2 фактора - во-первых, система коррекции мощности в сети анализирует и корректирует раз в минуту, это даёт некоторое влияние. Второе - для некоторых стран (не всего мира!), в частности, Исландии, доля потребления дата-центрами составила 18% (для сравнения в Германии что-то около 2-3%). И судя по графикам и пояснениям, они сравнивали разницу токов на входе в ИБП и на выходе. Пики этой разницы доходили до десятков ампер. Для сотен ИБП такие пики - уже серьёзная нагрузка на сеть, которая уже отражается и на трансформаторных подстанциях 110кВ и дальше по сети. Я бы не связывал такие скачки тока ИБП с зарядкой аккумуляторов - это нужно сначала их неплохо так разрядить, чтобы возникли такие пики потребления, да и они не будут такими кратковременными, будут более широкими. Больше похоже на систему коррекции мощности (типа APFC) в самих потребителях (серверах), когда в момент подключения или отключения в сети может быть весьма мощный скачок тока, т.к. APFC обнаруживает кратковременную просадку напряжения и снижает входное сопротивление, ток резко растёт на очень коротком промежутке времени. Выводы в целом они правильные сделали - нужно делать рандомизированную задержку, если уж выполняется такое раз в минуту. Но я бы чуть глубже глянул - какой модели (преимущественно) ИБП, какая у них схемотехника, какие потребители за ними и т.д. - это было бы более точное расследование. Может быть, что там какой-нибудь один поставщик оборудования, и он просто выбрал неудачную комбинацию "ИБП - БП серверов" или что-то в этом духе.