Российские ученые разработали «Смарт-провод» — комплексную систему мониторинга воздушных линий электропередачи (ВЛЭП). С помощью специального программного обеспечения она в режиме реального времени считывает и анализирует параметры состояния пролета ВЛЭП. 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, таким 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 система 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 т.д.
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 происходит по беспроводной связи. Система позволяет предотвратить аварии на воздушных линиях электропередачи, сокращает издержки на их содержание и повышает экономическую эффективность.
Работа над проектом началась с прототипа датчика мониторинга гололедных отложений на ВЛЭП, который 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. При этом 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 и удешевилась, а время ее подготовки к работе сократилось с одного часа до 30 минут», — рассказывает 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 сделать ее 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 провисания», — 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.