Обследование ВЛЭП при помощи БПЛА мультироторного типа.Ходунов И.А., студент группы 542 об.2, 3 курса энергетического факультета ФГБОУ ВО "Амурский государственный университет", г. Благовещенск
Научный руководитель: Подгурская И.Г., ст. преподаватель энергетического факультета ФГБОУ ВО "Амурский государственный университет", г. Благовещенск
Аннотация: В статье рассматривается применение БПЛА мультироторного типа для обследования и диагностики линий дальних электропередач, рассматривается эффективность данного метода.
Ключевые слова: линии электропередач, БПЛА, опоры, диагностика, дефекты, метод
Значительную часть энергетического комплекса электросетевых компаний составляют воздушные линии электропередачи , которые в свою очередь характеризуются большой протяженностью, значительной удаленностью от центра обслуживания и широким охватом территории обслуживания.
Для обеспечения надежного функционирования ВЛ необходимо осуществлять их периодическое техническое обслуживание, заключающееся в проведении различных видов осмотров, натурных замеров и обследований, с целью контроля текущего состояния ВЛ.
Обследование ВЛЭП при помощи БПЛА является перспективным направлением электроэнергетики. Так как в данный момент остро стоит проблема своевременного обнаружения дефектов ВЛЭП с последующим их устранением для предотвращения аварий на линии. Такая работа «на предупреждение» является наиболее рациональной и эффективной с точки зрения упрощения эксплуатации ВЛЭП. Стоит так же отметить и большой экономический эффект, обусловленный уменьшением расходов на замену оборудования, расходов на компенсацию потерь электроэнергии, а также уменьшением затрат на заработную плату обслуживающему и ремонтному персоналу.
Применение беспилотных летательных аппаратов имеет
ряд преимуществ перед традиционными способами обследования линии:
-существенное увеличение оперативности мониторинга и сокращение сроков проведения обследований и как следствие ремонтно-профилактических работ;
-возможность съёмки в сложных метеоусловиях;
-возможность съёмки в тёмное время суток
-возможность съёмки в труднодоступных районах;
-снижение риска травмирования рабочего персонала при проведении обследования;
-полнота обследования, т.е ВЛ обследуется на всей протяженности,а съёмка осуществляется с различных ракурсов.
Основные виды работ, для которых целесообразно использовать БПЛА:-плановая диагностика - облёты воздушных линий (ВЛ), наблюдение и фотографирование, инспекция ВЛ и охранной зоны, выявление различного рода дефектов, определение пространственных (3D) нарушений габаритов просеки и проводов;
-картографические работы − создание цифровых топографических и кадастровых планов, трёхмерных моделей местности и линий электропередачи, сопровождение работ по строительству и реконструкции ВЛ.
На развитие данного направления положительным образом сказываются современные достижения таких областей науки, как машинное зрение и фотограмметрия, а также постоянное совершенствование характеристик бортовой фото и видео аппаратуры, которые позволяют говорить о возможности качественного проведения работ и анализа полученной информации.
На данный момент активно внедряются
БПЛА мультироторного типа, которые в свою очередь имеют
ряд значительных преимуществ перед БПЛА самолётного типа, таких как:
-отсутствие перегрузок, возникающих, во время таких экстремальных этапов полета БПЛА самолетного типа, как взлёт с катапульты или посадка на парашютной системе, влекущие за собой ударные нагрузки, которые в свою очередь негативным образом сказываются на фотооборудовании, а согласно правилам эксплуатации, аэрофотокамера подвергшаяся удару или толчку, нуждается в произведении повторной калибровки, что мешает производственному процессу и увеличивает время обследования. Более сложное управление влечёт за собой требуемую, более высокую квалификацию персонала
-возможность гибкого маневрирования и зависания (например для более тщательного изучения дефекта), что положительным образом сказывается при ультрафиолетовой съёмке, в ходе которой для выявления дефекта необходимо обеспечение экспозиции обследуемого участка в течении 5-10 с. Возможности и особенности передвижения так же актуальны и при тепловизоционной съёмке.
При проведении аэрофотосъёмочных работ возможно выявление достаточно большого число дефектов, таких как:
дефекты опор: отсутствие, отрыв, деформация элементов металлических опор;
выкрошивание бетона, деформация железобетонных опор;
отклонение опор от вертикали;
разворот, деформация траверсов на железобетонных опорах;
отсутствие натяжения внутренних стяжек и тросовых растяжек;
падение, повреждение опор;
дефекты провода, линейной и сцепной арматуры:разрушение элементов стеклянных и фарфоровых изоляторов;
отсутствие гасителей вибрации, отсутствие грузов, потеря работоспособности несущего тросика, смещение виброгасителей вдоль проводов относительно проектного положения;
отсутствие и неправильное расположение соединителей проводов;
изломы, отрывы лучей дистанционных распорок между проводами расщеплённой фазы;
обрыв проводов;
наблюдение частичных поверхностных разрядов (короны)
дефекты на трассе: наличие опасной для эксплуатации ВЛ растительности;
падение деревьев на провода и опоры;
наличие древесно-кустарниковой растительности (ДКР) в охранной зоне;
наличие строений и прочих объектов в охранной зоне;
пересечение с природными и антропогенными объектами;
опасные явления (проседание грунта, подтопление и др.).
Полученные при обследовании фотоматериалы необходимо осмотреть и проанализировать. Существуют технологии позволяющие уменьшить объём трудоёмкого ручного просмотра фотоматериалов и увеличить практическую пользу от результата и качество получаемой аналитической информации.
После проведения аэрофотографических работ, полученные материалы загружают в геоинформационную систему, которая позволяет объеденить все результаты обследования в единой базе данных с наглядным изображением обследуемых объектов с возможностью привязки местности.
На сегодняшний день имеется БПЛА мультироторного типа отечественного производства: Геоскан-401.
Данный аппарат имет следующие характеристики:
Максимальный взлётный вес: 9,3 кг
Максимальный вес полезной нагрузки: 2,5 кг
Максимальная скорость полёта: 50 км/ч
Максимальная дальность полёта: 10 км
Продолжительность полёта: 1 ч
Допустимая скорость ветра: до 10 м/c (среднее значение по области : 2,3 м/c)
Высота полёта: 10-500 м
Время подготовки к полёту: 5 мин
Допустимый температурный диапазон: от -20 до + 40 град.Цельсия ( в комплектации «Арктика» температурный диапазон расширен до -40 град.Цельсия)
Примеры некоторых результатов полученных при обследовании:
ВЫВОД:Обследование ВЛ электропередач при помощи БПЛА является одним из лучших средств получения оперативной и качественной информации о состоянии ЛЭП, данный вид обследования является достойной альтернативой традиционным методам. Существующие технические средства БВС и технологии обработки геопространственных данных могут решать широкий круг задач при проектировании и эксплуатации линий электропередачи и других объектов электроэнергетики. Следует отметить, что система совместного использование БПЛА двух типов (самолётного и мультироторного) в которой составляющие ее элементы будут взаимодополнять друг друга, является достаточно эффективной и способна зарекомендовать себя в качестве передового метода обследования.
