CC BY
1УДК 621.315 Воеводина О.Е., Мартко Е.О.
Воеводина О.Е.
студент кафедры электроснабжение промышленных предприятий Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (г. Барнаул, Россия)
Научный руководитель: Мартко Е.О.
к.т.н, доцент кафедры электроснабжение промышленных предприятий Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (г. Барнаул, Россия)
МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Аннотация: в статье рассматривается актуальная проблема мониторинга и диагностики воздушных линий электропередачи с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Обсуждаются преимущества применения БПЛА в сравнении с традиционными методами. Особое внимание уделяется перспективным оптическим методикам контроля, включающим использование электронно-оптических дефектоскопов ультрафиолетового спектра, тепловизоров и камер высокого разрешения.
Ключевые слова: воздушные линии электропередачи, БПЛА, мониторинг, надежность.
Воздушные линии электропередачи (ЛЭП) являются важнейшими элементами систем транспортировки электрической энергии от генерирующих
1570
станций к потребителям. Надежность и эффективность работы всего электросетевого комплекса во многом зависят от своевременного и качественного получения информации о состоянии ЛЭП. Для этого обслуживающий персонал регулярно проводит осмотры, профилактические проверки и измерения.
Получаемые данные используются для объективной оценки технического состояния всех компонентов линии, включая изоляторы, провода, подвесы, опоры и фундаменты. Это позволяет выявлять дефекты и отклонения от нормативных требований, а также нарушения правил технической эксплуатации. На основе собранной информации формируется и разрабатывается план ремонта ЛЭП, направленный на поддержание их работоспособности и повышение надежности электроснабжения потребителей.
Однако традиционный метод проверки ЛЭП, основанный на наземном обследовании, сталкивается с рядом серьезных проблем в условиях сложного рельефа России и изменчивых метеорологических факторов. Эти условия существенно снижают эффективность проверок и могут представлять опасность для персонала.
Одним из перспективных направлений развития систем мониторинга ЛЭП является применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). БПЛА это дистанционно управляемые воздушные судна, без экипажа на борту, оснащающиеся разнообразными датчиками и видеокамерами, что позволяет им получать детальные изображения и данные о текущем состоянии ЛЭП.
Вопросы применимости БПЛА для использования в топливно-энергетическом комплексе нашего государства, включая и сферу энергетики, обсуждаются уже довольно продолжительное время [1]. На сегодняшний день уже существует несколько работ, посвященных мониторингу линий электропередачи с применением БПЛА. Полученные результаты подтверждают перспективность данного метода для анализа состояния высоковольтных линий и прилегающей инфраструктуры [2].
1571
Аэродиагностика применяется для следующих видов работ:
- Плановая диагностика, включающая регулярные облеты линий электропередач на различных высотах, фото- и видеофиксацию, мониторинг охранной зоны, оперативное выявление нарушений и повреждений, а также определение геометрических параметров просеки и высоты подвеса проводов.
- Аварийно-восстановительные мероприятия, предполагающие обследование энергетических объектов на средних высотах в круглосуточном режиме и при любых погодных условиях. Кроме того, аэродиагностика используется для сопровождения строительных и реконструкционных работ на ЛЭП. В результате проведения данных мероприятий формируются цифровые топографические и кадастровые планы, а также трехмерные модели местности.
Аэрофотосъемка воздушных линий электропередачи с использованием БПЛА позволяет получать снимки высокого разрешения. На таких изображениях отчетливо видны опоры, провода, изоляторы, а также состояние растительности и подстилающей поверхности в охранной зоне ЛЭП. Это позволяет эффективно выявлять и анализировать большинство дефектов.
На снимках можно обнаружить следующие дефекты:
1. Опоры: выкрашивание бетона, деформация и повреждения железобетонных конструкций.
2. Провода и линейная арматура: повреждения, дефекты, отсутствие защитных элементов (например, гасителей вибрации), а также потеря работоспособности несущего тросика.
3. Изоляторы: разрушение стеклянных и фарфоровых элементов.
4. Сцепные распорки: изломы и отрывы лучей дистанционных распорок между проводами расщепленной фазы.
5. Охранная зона: наличие растительности, представляющей опасность для эксплуатации воздушных ЛЭП.
6. Опасные явления: подтопление и другие природные факторы.
1572
Применение БПЛА и технологий мультисенсорного взаимодействия может значительно повысить эффективность аэродиагностики ЛЭП. Это достигается за счет повышения точности выявления дефектов оборудования.
БПЛА, оснащенные инфракрасными (ИК) или ультрафиолетовыми (УФ) камерами, обеспечивают своевременное обнаружение скрытых неисправностей на ранних стадиях и их устранение. Например, точечное обследование ЛЭП с использованием УФ-камеры позволяет выявлять нарушения изоляции, что является единственным надежным методом отбраковки подвесной изоляции, проводов и других элементов ЛЭП по параметру «потеря изоляционной способности».
УФ-диагностика эффективна в случаях, когда дефекты невозможно обнаружить традиционными методами. Некоторые элементы ЛЭП могут быть выявлены только с помощью УФ-камер, которые фиксируют разрядную активность. Это позволяет обнаруживать загрязнения, трещины, сколы и разрушения армирующей заделки стеклянных, фарфоровых и полимерных изоляторов, а также других изоляционных конструкций и ошиновок.
Тепловизионный контроль, осуществляемый с помощью тепловизора, установленного на БПЛА, обеспечивает оперативное выявление ненадежных контактов и перегреваемых участков в каждой линии электропередач, путем отображения информации в виде цветовых индикаторов на дисплее. Этот метод также позволяет определять источники потерь энергии в сети, что делает его более безопасным по сравнению с физическим осмотром и поиском поврежденных элементов.
Несмотря на очевидные преимущества, использование БПЛА в мониторинге линий электропередачи сталкивается с рядом технических и организационных сложностей:
1. Технические ограничения. Дальность полета и время автономной работы БПЛА могут ограничивать их применение в условиях обширных или труднодоступных территорий. Кроме того, метеорологические условия, такие
1573
как сильные ветры или осадки, могут негативно влиять на качество получаемых данных.
2. Правовые и регуляторные барьеры. В некоторых странах и регионах существуют законодательные ограничения на использование беспилотных летательных аппаратов, которые необходимо учитывать при разработке и внедрении соответствующих технологий.
3. Требования к квалификации персонала. Для эффективного использования БПЛА требуется наличие квалифицированного персонала, способного управлять аппаратами, интерпретировать полученные данные и принимать обоснованные решения на основе результатов мониторинга.
В заключение хотелось бы отметить, что применение БПЛА в энергетике будет активно развиваться в ближайшие годы. Однако для успешного использования БПЛА необходимо учитывать их техническую сложность, требующую высокой квалификации специалистов и культуры эксплуатации.
Для регулярного применения БПЛА потребуется оснащение эксплуатирующего подразделения необходимым оборудованием, обучение специалистов, организация производственных процессов и применение управленческих технологий. Широкий спектр возможностей БПЛА, таких как установка фото- и видеооборудования, маневренность и способность приближаться к опасным объектам, делает их эффективными инструментами для эксплуатации и диагностики электроэнергетического хозяйства. Эффективность применения БПЛА по сравнению с традиционными методами осмотра энергетических объектов представлена и доказана, эффективность может быть значительно повышена путем выбора и установкой соответствующего оборудования [3].
1574
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Иванов Н.О., Куляс Д.И., Шаховцев Я.В. Мониторинг и диагностика воздушных линий электропередачи с применением беспилотных летательных аппаратов // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. -2023. - №9-1 (84). - С. 223-229;
2. Инновационные и отраслевые решения с использование беспилотников (проект Russiandrone.ru). - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Шр8://гш81апёгопе.ги/?у8сНё=т4о^У7ёё9877652266;
3. Беляев П. В., Головский А. П., Садаев Д. С. Перспективы применения беспилотных летательных аппаратов при контроле и диагностике объектов энергетики // Динамика систем, механизмов и машин. - 2019. - Том 7. - №2. - С. 18-24;
4. Дикой В.П., Левандовский А.А., Арбузов Р.С., Овсянников А.Г., Старцев В.В. Мониторинг состояния воздушных линий электропередачи с использованием беспилотного летательного аппарата // Энергия единой сети. -2014. - №2 (13). - С. 16-25;
5. Бирченко В., Опыт применения беспилотных летательных аппаратов при эксплуатации электрических сетей // Электроэнергия. Передача и распределение. - 2021. - №4 (23). - С. 46-48
1575
Vojvodina O.E., Martko E.O.
Vojvodina O.E.
Altai State Technical University named after I.I. Polzunov
(Barnaul, Russia)
Scientific advisor: Martko E.O.
Altai State Technical University named after I.I. Polzunov
(Barnaul, Russia)
MONITORING OF THE CONDITION OF POWER LINES: USE OF UNMANNED TECHNOLOGIES TO ENSURE SAFETY AND RELIABILITY OF POWER SUPPLY
Abstract: the article deals with the actual problem of monitoring and diagnostics of overhead power transmission lines using unmanned aerial vehicles (UAVs). The advantages of using UAVs in comparison with traditional methods are discussed. Special attention is paid to promising optical control techniques, including the use of electro-optical flaw detectors of the ultraviolet spectrum, thermal imagers and high-resolution cameras.
Keywords: overhead power lines, UAVs, monitoring, reliability.
1576
