В КГЭУ создана комплексная система мониторинга воздушных линий электропередачи

Российские ученые разработали комплексную систему мониторинга воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) «Смарт-провод». В режиме реального времени она считывает и анализирует параметры состояния пролета ВЛЭП с помощью специально созданного программного обеспечения. Устройство работает на электроэнергии провода высоковольтной линии и не требует дополнительного источника питания. Работа выполнена сотрудниками подведомственного Минобрнауки России Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ).

«Сейчас много говорят о цифровизации производства. Но дело в том, что у энергетиков уже много цифровых систем мониторинга энергетических объектов — генераторы, трансформаторы, коммутаторы и так далее. Есть масса систем мониторинга и контроля над всеми локальными объектами. А вот систем комплексного цифрового контроля за распределенными на большой территории объектами, такими как ВЛЭП, практически нет. А те, что есть, очень дорогие. Мы придумали такую систему и постоянно работаем над ее улучшением», — говорит руководитель проектной группы, заведующий кафедрой «Теоретические основы электротехники» КГЭУ, доктор технических наук Марат Садыков. 

По словам авторов, «Смарт-провод» умеет контролировать и оперативно передавать на диспетчерский пульт информацию о местах обрыва или короткого замыкания, в том числе однофазного. Также он информирует о состоянии высоковольтных воздушных линий в каждом пролете и на каждой фазе, определяет величину раскачивания проводов, находит пролеты с налипанием снега и гололеда, выявляет места механического воздействия на провода, измеряет температуру окружающей среды и так далее. Система представляет собой капсулу с датчиками, которую монтируют прямо на провод, и она в режиме реального времени считывает и анализирует параметры состояния пролета ВЛЭП с помощью специально созданного программного обеспечения.

Передача данных между датчиками и сервером проходит по беспроводной связи. Система позволяет предотвратить аварии на воздушных линиях электропередачи, сокращает издержки на ее содержание и повышает экономическую эффективность.

Работа над проектом началась с прототипа датчика мониторинга гололедных отложений на ВЛЭП, которую создали в этой же лаборатории в 2017 году. Однако монтаж и установка прибора на линии требовали слишком много ручных операций и времени.

«Поскольку устройство работает на энергии, которую «снимает» с провода ЛЭП, нужно было сделать трансформатор с размыкаемым сердечником — чтобы подвесить капсулу с датчиками на провод. Для второго прототипа мы снабдили трансформатор капсулы гибким сердечником, который с помощью небольшого монтажного устройства наматывается непосредственно на провод ВЛЭП, как нитки на катушку. Причем процесс наматывания запускается одним нажатием кнопки и занимает всего несколько минут. После чего монтажное устройство снимается, и на проводе ЛЭП остается только капсула. В итоге система упростилась, а значит, «удешевилась», а время ее подготовки к работе сократилось с одного часа до 30 минут», — объясняет ученый.

Как поясняют разработчики, система монтажа капсулы изобретения отличается от той, что была использована в прототипе. Теперь единственная необходимая для нее ручная операция — установка металлических хомутов на месте крепления. Сейчас проектная группа работает над тем, чтобы ее сделать также автоматической.

«Фактически мы получили возможность измерять силу натяжения провода и его вес с гололедно-изморозевыми отложениями. А это самое главное для энергетиков: они смогут просчитать, когда провод разорвет. С учетом этого параметра мы усовершенствовали программное обеспечение и способ обработки данных. Мы также включили в систему мониторинга еще один алгоритм - с помощью определения частоты колебаний провода мы определяем степень его "провиса"», — подчеркивает Марат Садыков.

Система запатентована, 20 опытных образцов капсул «Смарт-провод» уже работают на ВЛЭП ПАО «Татнефть им. В.Д. Шашина» в Альметьевске.

Прототип системы также продолжает использоваться в Лениногорских сетях «Татнефти». В данный момент ученые работают над улучшением системы. Планируется довести ее функционал до широкополосного канала связи, который сможет стать транспортной системой для других систем, научить ее собирать информацию о состоянии изоляции, а также контролировать сами опоры по динамическим и статистическим нагрузкам.

Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России.