CC BY
0УДК 62 Грешное Д.А., Зенина Е.Г.
Грешнов Д.А.
магистр I курса Филиал Национального исследовательского университета Московский энергетический институт (г. Волжский, Россия)
Зенина Е.Г.
доцент, к.т.н., доцент Филиал Национального исследовательского университета Московский энергетический институт (г. Волжский, Россия)
АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА И ДИАГНОСТИКИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Аннотация: в статье представлены анализ существующих методов и средств удаленного мониторинга и диагностики, которые могут быть прототипом для разработки совершенно нового устройства. Основанием для выбора оптимального варианта является метод «Морфологический ящик».
Ключевые слова: средства мониторинга, диагностика, БПЛА, датчик, гололедообразование, модуль диагностики.
Система удаленного мониторинга и диагностики (СУМиД) - это программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий процесс удаленного наблюдения и контроля за состоянием основного технологического оборудования объекта электроэнергетики, диагностирование и прогнозирование изменения технического состояния основного технологического оборудования на основе собранных данных, получаемых от систем сбора данных,
2197
установленных на технологическом оборудовании, и не влияющего на штатный режим оборудования/объекта.
Таблица 1. Сравнительная характеристика СУМиД.
СУМиД Достоинства Недостатки
Беспилотный - эффективность. Благодаря -применение одного аппарата
летательный аппарат точности данных удается может оказать негативное влияние
(БПЛА) предупредить возможные на:
аварии и неисправности на • производительность работ.
ЛЭП, СЭС и Э, Для выполнения обследования ЛЭП
- экономичность. может потребоваться больше
Использование летательных времени с группой аппаратов,
аппаратов позволяет • точность результатов.
значительно уменьшить Получение подробной модели ЛЭП,
затраты на средства выполненной в крупном масштабе,
механического мониторинга осложняется как необходимостью
и сократить время работ, подзарядки аккумуляторной
- безопасность. Мониторинг батареи, либо дозаправки БПЛА, так
происходит посредством и существенными временными
дистанционного затратами, связанными с подробной
обследования объекта с съемкой каждого элемента линий
возможность максимального электропередач,
приближения в причине • ограничение числа
неисправности, не подвергая одновременно применяемых
рабочих риску, датчиков. Единовременное
- удобство. Использование использование датчиков нескольких
летательных аппаратов не типов ограничено
доставляет неудобства грузоподъемностью БПЛА,
движению автотранспорта существенными объемами
или пешеходов в потребления заряда аккумуляторной
труднодоступных местах. батареи или топлива,
- дальность. Расстояние, на - аппараты не оснащены
которое БПЛА способно подсистемой машинного зрения, позволяющей существенно
2198
отдалиться от пилота повысить его возможности в плане
составляет около 15 км. функционирования в автономном
- планирование или режиме,
проектирование. Данные, - отсутствие функции
полученные с аппаратов, автоматического выявления
можно использовать для проблемных ситуаций по
создания точных моделей, вычисленным параметрам,
упрощающих планирование прогнозирования их развития, а
работ. также формирования рекомендаций для их устранения,
Датчик - считывающих устройств в - в условиях дополнительных
гололедообразовании преобразователе может быть нагрузок достоверность контроля с
несколько (по числу наборов использованием числоимпульсного
шаров), каждое из которых кода сомнительна.
через подпружиненный - определение номера участка по
рычаг взаимодействует с количеству серий импульсов и
собственным контактным форме сигналов с различной
сигнализирующим скважностью, то есть с несколькими
устройством, наборами шаров для систем с
- все контактные большим количеством адресов.
сигнализирующие - устройство является
устройства датчика малофункциональным и,
объединены общим следовательно, малонадежным.
проводом и посредством
системы телемеханики
связаны с устройством
приема информации на
диспетчерский пункт.
Чувствительный элемент
этого датчика имеет
фиксатор, освобождающий
шток по достижении
нагрузок определенного
значения.
2199
Модуль - предупреждение
дистанционной аварийных ситуаций на
диагностики (МДД) воздушных линиях
электропередачи,
оперативное реагирование на
внештатные ситуации,
- повышение эффективности
работы диспетчерских
пунктов,
удаленный мониторинг в
зонах повышенной опасности
без непосредственного
участия человека,
- быстрый поиск
неисправностей на всем
протяжении воздушных
линий электропередачи,
- снижение финансовых и
трудовых затрат на проверку
и поддержание
работоспособности
воздушных линий
электропередачи.
Для определения оптимального варианта устройство воспользуемся методом морфологического анализа. Морфологический анализ — метод решения задач, основанный на подборе возможных решений для отдельных частей задачи и последующем систематизированном получении их комбинации.
По заданной проблеме в матричном выражении фиксируются наиболее существенные параметры, сведенные в таблицу 2.
2200
Таблица 2. Морфологический ящик.
Определение состояния проводов от механических нагрузок Определен ие ТКЗ Определение повреждения изоляторов Фото/видеофик сация Определен ие параметров сети Дополнител ьные устройства
А11 А21 Аз1 А41 А51 Аб1
Датчик Индикатор Датчик Датчик Анализато Датчик
гололедообраз ТКЗ напряженност видеофиксации р сети вандализма
ования и
А22 электрическог А42 А52 Аб2
А12 Датчик о поля Датчик Датчик Датчик
Датчик коротких фотофиксации магнитного опасного
провеса замыканий Аз2 поля приближени
провода Электрооптич еский датчик с А43 Датчик я к ЛЭП
А13 волоконным тепловизионно А53 Аб3
Датчик световодом й фиксации Датчик Датчик
частоты электричес освещеннос
вибраций А44 Лазерное аэросканирован ие кого поля А54 Датчик температур ы А55 Датчик влажности ти
В соответствии с таблицей число возможных вариантов комбинации устройства составляет: ОУ=3-2-2-4-5-3=720.
В соответствии с методикой проведения морфологического анализа построим таблица, в которой исключаются наихудшие комбинации.
2201
Таблица 3. Итоговый результат возможного устройства.
Таблица 4. Оптимальный вариант устройства.
А11 А12 А13
А22
Аз1 Аз2
А52 А53
Аб3
В результате данного метода получаем оптимальную конфигурацию устройства аналогичную современному модулю дистанционной диагностики.
Модуль дистанционной диагностики в качестве прототипа будет рассматривать устройство компании ООО «СервисЭнерджи» (рис.1). Их разработка предназначена для организации сбора данных с внутренних датчиков устройства: температура, ток в линии, цифровой обработки и передачи на верхний уровень по каналам сотовой связи, а также обеспечивает цифровую
2202
обработку данных об ускорениях в режиме реального времени, выполняет расчет угла установки устройства относительно горизонта.
Рисунок 1. Внешний вид модуля дистанционной диагностики компании ООО «СервисЭнерджи».
Аппаратная часть модуля является полностью автономной с организованным питанием от воздушной линии электропередач. Модуль не требует обслуживания или замены непосредственных источников питания на срок эксплуатации 10 лет.
Таким образом, для удаленного мониторинга и диагностики воздушных линий электропередач предлагается спроектировать комплексное устройство, включающее: для определения состояния проводов от механических нагрузок датчики гололедообразования, провеса провода, частоты вибраций, для определения аварийного режима датчик коротких замыканий, для определения повреждения изоляторов датчик напряженности электрического поля и электрооптический датчик с волоконным световодом, для определения параметров сети датчики электрического и магнитного поля, и в качестве дополнительного устройства — датчик освещенности. Новое устройство позволит оптимизировать процесс удаленного наблюдения и контроля за состоянием основного технологического оборудования объекта электроэнергетики, эффективно диагностировать и прогнозировать изменения технического состояния основного технологического оборудования на основе необходимого и достаточного набора полученных данных.
2203
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Саяпин С.Н. патент RU 2692147 C1, МПК B25J/00, «Адаптивный мобильный пространственный робот-манипулятор для обслуживания ЛЭП и способ обслуживания ЛЭП посредством адаптивного мобильного пространственного робота-манипулятора» - 21.06.2019;
2. Шилин А.Н., Шилин А.А., Дикарев П.В. патент RU 216041 U1, МПК G01R 31/08, «Устройство для определения местоположения и вида повреждения воздушной линии электропередачи» - 16.01.2023;
3. Мирошник В.Ю., Никитин К.И., Поляков Д.А., Терещенко Н.А., патент RU 2798495 C1, МПК G01R 31/08, «Устройство диагностики и защиты воздушной линий электропередачи» - 23.06.2023;
4. Компания ООО «СервисЭнерджи», статья «Модуль дистанционной диагностики ВЛ 6-220 кВ»
2204
Greshnov D.A., Zenina E. G.
Greshnov D.A.
Moscow Energy Institute (Volzhsky, Russia)
Zenina E.G.
Moscow Energy Institute (Volzhsky, Russia)
ANALYSIS OF METHODS AND MEANS OF REMOTE MONITORING AND DIAGNOSTICS OVERHEAD POWER LINES
Abstract: the article presents an analysis of existing methods and tools for remote monitoring and diagnostics, which can be a prototype for the development of a completely new device. The basis for choosing the optimal option is the "Morphological Box " method.
Keywords: monitoring, diagnostic, ice sensor, remote module.
2205
