Авиационный мониторинг ВЛ 35—110 КВ
 
Доклады и презентации

Авиационный мониторинг ВЛ 35—110 КВ

15.12.2010
Рубрика: Доклады и презентации
Метки: IPNES 2010 Воздушные ЛЭП

Обсудить на форуме

Информация предоставлена: IPNES 2010

4469 просмотров

Метод тепловизионного обследования ВЛ не является новинкой. Практически сразу после появления серийных образцов тепловизоров в 80—90-х годах был проведен ряд работ по их использованию в народном хозяйстве, в том числе и в энергетике. Применение тепловизионной диагностики на энергообъектах позволяет в короткие сроки повысить надежность электроснабжения потребителей, предотвратить выход из строя дорогостоящего электрооборудования, эффективно контролировать состояние оборудования без его отключения.

Учитывая, что протяженность на территории России электрических сетей с номинальным напряжением 35—1150 кВ превосходит 800 тыс. км, реальной альтернативы авиационному обследованию не существует, так как практикуемое визуальное обследование не может считаться достаточным для оценки состояния.

ЗАО «Пауэр Групп» (ООО «Неф») на протяжении ряда лет проводит работы по внедрению новых технологий при обследовании ВЛ и прилегающей к ним территории с применением перспективной авиационной тепловизионной и фотосъемочной аппаратуры для решения задач обследования ВЛ, просек и прилегающих территорий; картографирования объектов энергетики; экологического мониторинга; создания тематических карт и планов с использованием ГИС.

Серьезным сдерживающим моментом для внедрения аэрометодов, изложенных в «Основных положениях методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ» РД 153-34.0-20.363-99, является целый ряд следующих факторов.

Во-первых, рекомендуемые в РД ручные тепловизоры не приспособлены для выполнения авиационных работ (узкое поле обзора, невысокая частота кадров) и поэтому имеют низкую производительность при съемке.

Во-вторых, тепловые изображения, полученные в процессе аэросъемки, не имеют географической привязки (в лучшем случае координаты момента съемки), что не позволяет использовать всю мощь ГИС-технологий для обработки и анализа данных обследования.

И в-третьих, высокая стоимость авиаработ, связанная с использованием вертолетов типа Ми-2 (стоимость летного часа в среднем 35—45 тыс. руб).

Напрашивается вопрос: где же выход?


ЭФФЕКТИВНОЕ АЭРОСЪЕМОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Применяемое ЗАО «Пауэр Групп» аэросъемочное оборудование является результатом внедрения конверсионных разработок российской «оборонки» и обладает характеристиками, позволяющими увеличить эффективность обследования в несколько раз по сравнению с традиционными методами.

Для выполнения работ впервые в мире используется авиационный сканирующий тепловизор (ИК-сканер), обеспечивающий плановую аэросъемку в сверхшироком поле зрения без потери разрешающей способности. Данный тип тепловизоров, как правило, устанавливается на спутниках ДЗЗ (дистанционного зондирования Земли) или на самолетах-разведчиках (например Су-24МР). На рис. 1 приведены геометрические характеристики формируемого сканирующим тепловизором теплового изображения при обследовании ВЛ.

В ИК-сканер встроена спутниково-инерциальная система, которая обеспечивает: устранение геометрических искажений теплового изображения, связанных с движением авианосителя; координатную привязку полученных тепловых изображений; формирование файлов, пригодных для экспорта в ГИС.

Рядом с ИК-сканером устанавливается цифровая фотокамера, обеспечивающая фотосъемку ВЛ синхронно с тепловой.

Технология плановой тепловизионной аэросъемки ИК-сканером в отличие от панорамной, используемой при съемке ручным тепловизором, повышает производительность обследования в 5—6 раз (до 500 км/сут).


АВИАНОСИТЕЛЬ


Для снижения общих затрат по выполнению авиаобследования и выполнения аэросъемочных работ использовался легкомоторный самолет Cessna-182. К сожалению, данный тип самолета не имеет российских аналогов. Соотношение грузоподъемности, расхода топлива, простоты пилотирования просто уникально.

Для примера приведу фрагмент презентации, посвященной анализу деятельности организации под названием Civil Air Patrol «Гражданский воздушный патруль» (США). На рис. 2 показаны данные о стоимости летного часа авианосителей, применяемых при патрулировании. Ценовые соотношения складываются отнюдь не в пользу вертолета или БПЛА. И это понятно: БПЛА — штучный товар ручной сборки. Вертолет, как правило, используется для решения транспортных задач в районах, не имеющих подходящих условий для посадки, где приходится мириться с его неэкономичностью.


ГИС-ТЕХНОЛОГИИ


Экспорт данных аэросъемки в ГИС (рис. 3) позволяет существенно упростить и ускорить процедуру обработки и анализа, а также является исходными данными для уточнения топографической привязки объектов и сооружений.

Тематическая обработка материалов обследования выполняется в полуавтоматическом режиме инженером-дешифровщиком с помощью специального программного обеспечения. В случае обнаружения тепловые аномалии ВЛ отмечались на электронной карте. Расчеты измеренной и приведенной температуры выполнены в соответствии с руководящим документом «Объем и нормы испытаний электрооборудования», Москва, 1998 г.

Фрагмент таблицы 2 с данными обследования по сетям.

Примеры наиболее характерных дефектов, обнаруженных при обследовании ВЛ 110 кВ филиала «Гатчинские ЭС» ОАО «Ленэнерго», приведены на рис 4. Фотоснимок, выполненный одновременно с тепловой съемкой опоры, приведен на рис. 5.

При проведения работ по обследованию ВЛ ОАО «Ленэнерго» приходилось сталкиваться с такой проблемой, как отсутствие картографического материала. К сожалению, имеющиеся в настоящий момент карты масштаба 1:25000 безнадежно устарели, а схемы сетей лишь в самом общем виде описывали их топологию.

Представляется целесообразным на основе данных аэросъемки, выполненной при тепловизионном обследовании ВЛ ИК-сканером и цифровой камерой, обеспечить обновление картографического материала и технической документации с использованием ГИС-технологий. Универсальные ГИС-системы типа MapInfo, ArcGis широко распространены, но требуют доработки под конкретные, связанные с эксплуатацией энергообъектов задачи. Выгодно отличается от универсальных ГИС разработанный компанией «ИндорСофт» информационный комплекс эксплуатации электрических сетей IndorPower. Он предназначен для оперативного ведения технической и эксплуатационной информации по электрическим сетям и стремится избавить инженеров от рутины для решения более важных творческих задач.

Функции IndorPower:
• ведение паспортной информации по подстанциям, оборудованию и линиям электропередачи;
• ведение информации по абонентам;
• ведение эксплуатационной информации;
• ведение оперативных схем диспетчера;
• ведение журнала коммутаций;
• инвентаризация и землепользование;
• автоматизация контроля и учета электроэнергии;
• электрические и пространственные расчеты;
• построение запросов и отчеты;
• интеграция систем телеметрии и SCADA.

Состав системы:
IndorGIS: универсальная геоинформационная система;
IndorInfo/Power: база данных по электрическим сетям;
IndorElectra: система расчета электрических режимов;
IndorTelemetry: система сбора телеметрических данных;
IndorTechConnect: система технологического присоединения.

Внешний вид экранов системы IndorPower представлен на рис. 6.

В заключение хочу сказать, что силами одного предприятия невозможно обеспечить авиационный мониторинг ВЛ в масштабах всей страны.


ВЫВОДЫ

Применение ИК-сканера повышает эффективность тепловизионного обследования ВЛ.

Широкое внедрение тепловизионного обследования ВЛ позволяет сместить акцент от аварийно-спасательных мероприятий в сторону планово-предупредительных. Применяемая технология экспорта данных аэросъемки в геоинформационную систему упрощает процесс автоматизации работы с технической документацией.

Внедрение новой технологии тепловизионного обследования ВЛ, базирующейся на использовании ИК-сканера со встроенной спутниковоинерциальной системой, существенно расширяет круг решаемых задач, например: обновление картографических материалов, внедрение ГИС эксплуатации электрических сетей. Появилась реальная возможность выйти на новый уровень реализации комплексного мониторинга ВЛ и других энергообъектов. В целом, данный подход позволит существенно поднять уровень надежности и энергоэффективности энергетического комплекса РФ.

Применение ИК-сканера для тепловизионного мониторинга теплосетей. Большая протяженность городских подземных и наземных тепловых сетей, особенности их функционирования и эксплуатации делают актуальным получение объективных данных о техническом состоянии теплосетей, а также уточнение их топологии и координатной привязки на картах. Авиационная тепловая съемка является быстрым и эффективным методом оценки состояния и мониторинга подземных систем теплоснабжения, обеспечивающим повышение энергоэффективности и энергобезопасности их эксплуатации.

Основным индикатором состояния и повышенных теплопотерь подземных теплотрасс является их аномальная температура. На рис. 7 представлены результаты расчета температурной аномалии Δt, которую следует ожидать над подземной теплотрассой, включающей прямую (изолированную) трубу с температурой воды tпр и обратную (не изолированную) с температурой tоб.

Такую аномалию можно уверенно регистрировать с помощью тепловой аэросъемки при высотах не выше 400 м (геометрическое разрешение на местности при этом не менее 0,6 м).

1–2; 2–1,75; 3–1,5. Условия расчета: d = 820 мм; r = 90 мм; λи = 0,15 Вт / (м*0К); λг = 1,5 Вт / (м.К); tnp = 80°C; α = 10 Вт / (м2-К)

Основными особенностями технологии тепловизионного мониторинга теплосетей являются:
• применение цифрового сканирующего тепловизора (ИК-сканера) и фотокамеры, применяемой для дополнительного анализа теплового изображения совместно с изображениями видимого диапазона;
• выполнение площадной тепловой съемки для получения картины всей территории города;
• применение методов обработки тепловизионной информации, ориентированных на геоинформационные технологии (ГИС ZULU, «Политерм», Санкт-Петербург), что позволяет создавать тепловые растровые карты в разных масштабах детальности.

ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ
АЭРОСЪЕМОЧНОГО КОМПЛЕКСА


Известно, что интенсивность коронных разрядов на проводах и арматуре, а также поверхностных разрядов на изоляторах при различного рода дефектах превышает таковые при нормальном состоянии этих элементов ВЛ. В связи с этим представляется целесообразным включить в состав комплекса систему регистрации разрядных процессов на базе SDR-приемника.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно