Грелка для ЛЭП
Синий иней на проводах выглядит красиво лишь в песне. А для специалистов, обслуживающих линии электропередачи он – настоящее стихийное бедствие. Мало того что при таких повреждениях люди остаются без света, для энергетиков это прямые потери из-за недопоставки электроэнергии потребителям. Минувшей зимой, когда на смену крепким январским морозам пришел теплый атмосферный фронт, выпали осадки. Затем – резкое похолодание. Температуры воздуха в -3 °С хватило для того, чтобы снегопад превратился в ледяной дождь. Вода попадала на провода и мгновенно застывала. В результате диаметр ледяной корки достигал 7 см. Обрыва в таких случаях не избежать. Десятки домов в населенных пунктах северной части региона оказались обесточенными. Специалисты вынуждены были работать и днем, и ночью, чтобы устранить последствия природного катаклизма.
– При гололедных авариях недостача электроэнергии достигает 70–80% общего годового аварийного недоотпуска, а среднее время восстановления поврежденных линий электропередачи составляет 5–10 суток, – поясняет декан факультета «Промышленные технологии» Камышинского технологического института (филиал) ВолГТУ, к. т. н. Дмитрий Титов. – Для минимизации риска возникновения гололедных аварий сетевым службам приходится нагревать провода мощными импульсами тока. При плавке гололеда токи большой величины, создаваемые в цепи линии электропередачи, способствуют нагреву проводов, в результате чего налипший снег и образовавшийся лед тают и опадают.
Производить такую операцию при неблагоприятных метеоусловиях необходимо до нескольких десятков раз за сезон. Однако эффективность данного метода напрямую зависит от своевременного обнаружения обледенения. Специалисты для этого вынуждены часто выезжать на объекты, чтобы осмотреть наиболее подверженные гололеду линии. Это несет собой определенные затраты.
«Умные» провода
В арсенале некоторых специалистов есть и другие методы. Например, информационно-измерительные системы мониторинга гололедообразования. Практическое применение получили системы, основанные на измерении утяжеления провода с гололедом.
Конечно, в борьбе со стихией любые средства и методы хороши. Однако у существующих систем, по словам Дмитрия Титова, есть весомые недостатки.
– Специалисты линейной службы часто не могли определить момент образования снежно-ледяных отложений, интенсивности их нарастания в реальном времени и спрогнозировать динамику изменения процесса, – говорит ученый. – На решение такой задачи была направлена концепция мониторинга интенсивности гололедообразования.
Фото Ивана Богданова // Над системой работали талантливые молодые ученые и энергетики Камышина.
Команда ученых Камышинского технологического института, а также опытных инженеров-энергетиков совместно со специалистами «Волгоградэнерго» разработали инновационную систему, которая делает ЛЭП воздушного типа роботизированными, склонными к самодиагностике. По сути, линия с помощью специальных устройств сама «принимает решение» о нагреве проводов и «определяет» подходящее для этого время.
Вся информация в СМС
К слову, в Волгоградской области используются системы, которые фиксируют уже фактическое утяжеление провода, вызванное налипанием снега и образованием наледи. Но предложенная молодыми разработчиками система, получившая название «МИГ», способна «предсказать» гололедообразование на проводах. Да и отличается от предшественников она совершенно иной конструкцией.
Фото Ивана Богданова // Система МИГ в действии.
Это пост измерения и передачи в виде IP-защищенного ящика со встроенными контроллерами, модемами, датчиками направления и скорости ветра, температуры и влажности воздуха, антенной и аккумулятором. Также в комплекте идет модуль измерения температуры провода. Он представляет собой накладной цифровой датчик температуры, аккумуляторы, контроллеры, радиомодем, антенну, корпус, комплект креплений к корпусу. Питание всех элементов обеспечивается за счет солнечной энергии.
Сам по себе пост имеет небольшую массу, поэтому легко крепится на опоре ЛЭП соединительными проводами. Прост он и в использовании.
– Модули измерения температуры провода отправляют по радиоканалу данные на пост, где формируется общий пакет данных о температуре и влажности воздуха, температуре провода, направлении и скорости ветра, – объясняет принцип действия устройства главный разработчик аппаратной части системы Станислав Петренко. – Полученная таким образом информация отправляется посредством GSM-связи на диспетчерский пункт. В программе диспетчера данные обрабатываются в соответствии с предложенной математической моделью.
Фото Ивана Богданова // Одного поста вполне достаточно для контроля нескольких линий.
Опытный образец данной системы прошел испытания в лабораторных, а затем и, как говорится, в полевых условиях, успешно доказав свою эффективность. В качестве «подопытной» линии была выбрана ЛЭП, расположенная в окрестностях Камышина. Она проходит в непосредственной близости от Волги – в месте, где особенно повышенная влажность и образование наледи на проводах здесь значительно выше.
Инвесторы встали в очередь
Всего над системой работали восемь человек. В команду вошли Данила Пугин, Владимир Носов, Сергей Павлов, Маргарита Горбунцова и другие специалисты – все имеют опыт внедрения наукоемких технологий в производство и проектирования сложных технических объектов.
– Мы предложили качественно новое решение, которое позволяет существенно упростить аппаратный комплекс с увеличением функциональных возможностей, – говорит Дмитрий Титов. – Программный комплекс при этом сильно усложняется – система становится умнее. Нами создан модуль измерения температуры провода таким, чтобы там нечему было ломаться. Потребление системы «МИГ» в разы меньше аналогов, что позволяет снизить емкость аккумуляторов, мощность солнечной панели поста и его габариты. Одного поста вполне достаточно для контроля нескольких находящихся рядом линий.
Принцип действия системы «МИГ».
Сегодня «МИГ» уже активно используется в электросетях региона. В конце мая изобретатели подписали договор с «Волгоградэнерго» ПАО «МРCK Юга» об опытно-промышленной эксплуатации семи установленных постов. Все нетривиальные решения запатентованы. Не исключено, что выпуск устройств системы «МИГ» в ближайшее время станет на поток, а ее реализация уйдет далеко за пределы Волгоградской области.
В настоящее время камышане инициировали разработку нового продукта в рамках прежней концепции – МИГ 2.0. Проект направлен на десятикратное снижение стоимости мониторинга гололедной обработки. К слову, он уже стал лауреатом конкурсного отбора «Прорывные технологии в электроэнергетике» в рамках конференции Startup Village-2016 в Сколково.
Более того, от компании «Роcсети» молодые ученые получили сертификат на консультационную поддержку. В этом году предприятие намерено запустить в промышленную эксплуатацию систему мониторинга гололедообразования на проводах воздушных линий электропередачи и в контактных сетях. Разработчики системы переезжают из институтской лаборатории на производственную базу для широкомасштабного внедрения технологии, позволяющей дистанционно обнаружить превышающее норму обледенение и послать соответствующий предупреждающий сигнал диспетчеру.
Экономика системы «МИГ» в цифрах:
- 850 тыс. руб. ‑ экономия за счет снижения ущерба от аварий в год
- 9,84 тыс. руб. ‑ увеличение затрат на плавку 100 км проводов в год, что 2 раза меньше, чем при применении гравитационных систем
- 32,26 тыс. руб. – снижение затрат на выезды оперативных бригад в год
- 871,27 тыс. руб. ‑ суммарный системный эффект от внедрения в год
- свыше 5 млн руб. ‑ сумма вложенных инвестиций
- около 8 месяцев – срок окупаемости системы
Эффективность системы «МИГ»:
- снижает риск гололедных аварий, повлекших обрыв провода и обрушение опор;
- снижает затраты на эксплуатацию в период возможного образования отложений;
- повышает пропускную способность линии в летний период (контроль температуры провода);
- снижает затраты на электроэнергию при плавке.
