[10-2019] Квадрокоптеры помогают обследовать контактную сеть
 

Квадрокоптеры помогают обследовать контактную сеть

Системы мониторинга воздушных линий (ВЛ) электропередач, включая контактную сеть, представляют собой одну из важных составляющих единой технологической цепи снабжения электроэнергией транспортных потребителей. Текущее состояние несущих тросов, контактных проводов, струн и элементов их крепления контролируют как с помощью наземного, так и верхового визуальных осмотров.

На научно-технической конференции «Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте.

Компьютерное и математическое моделирование» с международным участием, прошедшей под эгидой АО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте», был представлен доклад представителя Уральского государственного университета путей сообщения Т.А. НЕСЕНЮК, в котором шла речь о некоторых способах бесконтактного обследования контактной сети и ВЛ электропередач отечественных железных дорог. Предлагаем вниманию читателей журнальный вариант этого выступления.

Анализ применяемых способов эксплуатационного контроля показывает, что многие из них трудоемки, длительны, требуют участия специально обученного персонала для настройки оборудования. Кроме того, их применяют либо под нагрузкой, либо после отключения ВЛ [1,2].

Так, при использовании для диагностики контактной сети инфракрасных и ультрафиолетовых камер требуются специальные настройки, учитывающие климатические факторы, время суток, пересечение с токопроводящими элементами, нагрузку в ВЛ, дальность между объектом исследования и камерой, излучающую способность поверхности.

Оборудование и линии обследуют с разных положений, что требует значительных затрат времени на определение дефекта. Данные приборы применяют только для ВЛ, находящихся под напряжением. В случае аварийной ситуации при отключении участка электроснабжения приборы не всегда могут определить причину и место замыкания на землю.

Благодаря созданию современных микропроцессорных устройств, широкому применению систем контроля глобального времени, использованию высокоскоростных систем передачи информации по различным физическим каналам связи стало возможным применять разнообразные способы обследования ВЛ и контактной сети. Рассмотрим некоторые из них.

ИЗОЛЯТОР С САМОДИАГНОСТИКОЙ

Ряд производителей систем диагностики предлагает встроить в изоляторы сигнальные устройства, дополнив их таким свойством, как самодиагностика. Данная разработка позволит непрерывно контролировать диэлектрические свойства изолятора [3,4]. В качестве сигнального устройства предлагается использовать пассивную RFID-метку.

(Напоминаем, что RFID (англ. Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) — способ автоматического распознавания объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках. Любая RFID-система состоит из считывающего устройства — считывателя, ридера или интерро-гатора и транспондера (он же RFID-метка, иногда применяют термин RFID-тег).

Состояние метки определяется зондирующим радиочастотным сигналом считывателя, обрабатывается и передается с помощью его программного обеспечения в организацию, эксплуатирующую ВЛ. В считывателе есть функциональная кнопка «Отображать все», «Отображать не найденные» и «Отображать найденные», что ускоряет и упрощает поиск меток, закрепленных на изоляторе, и их состояние. Это необходимо для принятия решения о дальнейшей эксплуатации изолятора.

Предлагается диагностировать изолятор по заданным параметрам тока уставки. Им может быть ток утечки или ток пробоя, кото

рый определяется параметрами линий электропередач. Таким образом, сама причина потери диэлектрических свойств — прохождение тока пробоя через изолятор — является определяющим фактором срабатывания сигнального устройства.

Выбор пассивной RFID-метки в качестве сигнального устройства основан на широком спектре ее возможностей. У каждой RFID-метки имеется уникальный код, который позволяет наделить изолятор с самодиагностикой некоторым интеллектом. Благодаря коду метки можно получить информацию о производителе, номере выпускаемой партии, дате изготовления, технических параметрах изолятора.

В базу данных по коду метки можно внести сведения о складировании и о перевозчике, о времени и месте установки, о причинах и времени отказов контролируемой ВЛ, о сроках технического обслуживания изоляторов и ряде информации, необходимой для определения риска отказов при эксплуатации передающих линий.

Отметим, что ряд опытных климатических и эксплуатационных испытаний был проведен в специализированных лабораториях Ураоьского государственного университета путей сообщения, дорожной электротехнической лаборатории службы электрификации и электроснабжения Свердловской дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД». Исследования показали способность RFID-метки выдерживать колебания температуры и влажности, работоспособность при загрязненной поверхности и воздействии электрических разрядов [5].

Бесконтактное считывание и одновременная идентификация нескольких меток позволяют минимизировать время эксплуатационного контроля ВЛ и обезопасить обслуживающий персонал от воздействия электрического тока при передвижении вдоль трассы. Считывание метки можно осуществлять при включенной и отключенной линии, независимо от времени суток и метеорологических условий.

АЭРОМОБИЛЬНЫЙ РАДИОЧАСТОТНЫЙ КОНТРОЛЬ

Воздушный мониторинг линий электропередач с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) позволяет наиболее эффективно оценивать техническое состояние проводов и изоляторов, обнаруживать в любое время суток акты несанкционированной деятельности посторонних лиц и транспортных средств в охранных зонах, передавать в режиме реального времени качественные данные о дефектах проводов при аварийном отключении.

Мониторинг линий электропередач с беспилотных аппаратов уже используют крупные компании. Уникальные данные, полученные с борта БПЛА, позволяют специалистам сетевой инфраструктуры оценивать и прогнозировать воздействие природных факторов на ВЛ, определять дефекты, отклонения проводов и изоляции от допустимых норм, обследовать новые маршруты передающих линий и прилегающие к ним территории.

Одним из ограничений использования RFID-технологий в данных условиях остается ограниченная дальность считывания. Переносной считыватель можно использовать во время топографического эксплуатационного контроля ВЛ оперативной бригадой, его можно установить на автомобиль или электровоз. Однако наиболее эффективным для приближения считывателя к RFID-метке автор предложения считает установку считывателя на БПЛА вертолетного типа. Это создает условия для инновационного решения — использовать бесконтактный аэромобильный радиочастотный контроль изоляции воздушных линий.

Возможности современных аэромобильных БПЛА описаны в статьях В.П. Дикого, А.А. Левандовского, Р.С. Арбузова, А.Г. Овсянникова, В.В Старцева [1,2,6]. Аэрофотосъемку БПЛА можно использовать для создания ортофотопланов (фотографических планов местности на точной геодезической опоре, полученных путем аэрофотосъемки) и моделей трассы, детального осмотра с дальнейшей оценкой состояния оборудования, для автоматической или ручной обработки данных съемки.

Беспилотные летательные аппараты вертолетного типа позволяют максимально приблизиться к объекту исследования, тем самым повышая надежность считывания пассивной RFID-метки. При идентификации местоположения изолятора с самодиагностикой с помощью кода RFID-метки можно задавать необходимые координаты при исследовании состояния изолятора. Заданные координаты предлагается использовать при формировании летного задания БПЛА для получения достоверного результата эксплуатационного контроля.
В заключение следует сказать, что облёты на БПЛА по заданным координатам облегчат эксплуатационный контроль элементов ВЛ в труднодоступных участках. Беспилотные аппараты мобильны, ма-невренны, способны передавать полученную информацию на большие расстояния. При этом снижается риск попадания оперативного персонала под опасное напряжение, минимизируется время эксплуатационного контроля.

Библиография

1. Арбузов Р.С. Современные методы диагностики воздушных линий электропередачи / Р.С. Арбузов, А.Г. Овсянников. — Новосибирск: Наука, 2009. — 136 с.

2. Галкин А.Г., Несенюк Т.А, Шерстюченко О.А. Бесконтактный RFID-контроль изоляторов. Транспорт Урала. — Екатеринбург, 2014. — № 1 (40). — С. 65—71.

3.Устройство для определения дефектов в изоляторах. НесенюкТ.А. Пат. № 2503076 Российская Федерация, МПК7 Н 01В 17/42. №2012120948/07; заявл. 22.05.2012; опубл. 27.12.2013, Бюл. № 36. — 6 с.: ил.1.

4. Способ распознавания неисправного изолятора. Галкин А.Г., Несенюк Т.А. Пат. № 2542674 Российская Федерация, МПК Н 01В 17/42. заявка № 2013131854/ (064075), опубл. 22.01.2015.

5. Протокол испытаний по обнаружению неисправных изоляторов воздушной линии электропередачи 6 — 10 кВ встроенными средствами контроля. Утвержден заместителем начальника Свердловской дирекции инфраструктуры — филиала ОАО «РЖД» Л.Н. Немытых 25.08.2014.

6. 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. 17—25