Распределенные автоматизированные системы мониторинга и диагностики технического состояния воздушных линий электропередачи и подстанций на основе технологии широкополосной передачи данных через линии электропередач и промышленного интернета вещей. Этап №2: Исследование многопараметрической модели текущего состояния ЛЭП. Разработка аппаратного обеспечения для исследования и практической реализации многопараметрической модели текущего состояния ЛЭП.

Проведены исследования модели собственных гармонических колебаний провода воздушных линий (ВЛ), определяющей стрелу провеса провода. Результаты лабораторных исследований разработанного метода и прямых измерений доказали достоверность метода. Натурные испытания определения стрелы провеса провода проводились двумя различными методами: по периоду собственных колебаний и методом фотограмметрии. Результаты двух методов измерений совпали с хорошей точностью, что подтвердило разработанную модель собственных колебаний провода ВЛ. На основе модели собственных гармонических колебаний провода ВЛ разработана и внедрена в опытную эксплуатацию в ПАО «Татнефть» система мониторинга ВЛ. Результаты испытаний установленной системы с методом фотограмметрии коррелируют с высокой точностью, что подтверждает достоверность определения стрелы провеса провода разработанным методом на основе данных о периоде собственных колебаний провода. Проведены исследования моделей состояния высоковольтного изоляционного оборудования. Выполненные исследования позволили разделить высоковольтные изоляторы (ВИ) по набору наиболее существенных различий на работоспособные и неработоспособные. Были выявлены диагностические признаки, позволяющие отличать работоспособные ВИ от неработоспособных, нуждающихся в замене. В ходе исследований доказана возможность дистанционной диагностики степени работоспособности ВИ в условиях их эксплуатации и обнаружение вида и места расположения наиболее опасных дефектов. Исследованы параметры электроэнергетических систем, влияющих на насыщение сердечников трансформаторов тока с замкнутым магнитопроводом в переходных режимах короткого замыкания. Исследована распределенная автоматизированная система управления и защиты линий электропередачи с любой степенью продольной компенсации Реализована система пофидерной диагностики однофазных замыканий на землю с распределенным сбором данных в режиме реального времени. В ПО предусмотрена визуализация поопорных схем фидеров. Реализована возможность визуализации данных в графическом формате. Разработана автоматизированная система управления трансформаторной подстанцией 6/0,4 кВ с функцией автоматического ввода резервного питания с использованием стандарта МЭК 61131-3. Помимо очевидных преимуществ автоматического управления работой выключателей микропроцессорные контроллеры позволяют связать их с промышленной сетью связи, которая даёт возможность дистанционного мониторинга и контроля и как передавать статусную информацию. Ключевые слова и словосочетания, характеризующие результаты: воздушная линия электропередачи, мониторинг воздушных линий, стрела провеса, колебания провода, механические нагрузки, провод, диагностика изоляционных элементов, электрофизические процессы, твердые диэлектрики, частичные разряды, высоковольтные изоляторы, компьютерная обработка сигналов, надежность, дистанционный контроль, система мониторинга, стандарт МЭК 61131-3, пофидерная диагностика однофазных замыканий. Форма представления результатов НИР (научно-технические отчеты, монографии, учебники, статьи в российских изданиях, статьи в зарубежных изданиях, доклады, другие публикации, проданные лицензии, заявки на объекты промышленной собственности, патенты, диссертации, экспонаты выставок; их количество): Результаты НИР представлены в научно-техническом отчете, а также 12 статьях (из них 7 статей в научных изданиях, индексируемых в международной базе данных SCOPUS, 1 статья в издании, индексируемом в SCOPUS и WoS, 5 статей в журналах, индексируемых в ядро РИНЦ, 4 результата интеллектуальной деятельности, 1 защита кандидатской диссертации, 8 докладов на международных конференциях, 5 докладов на всероссийских конференциях. Целью научной работы является создание технологии мониторинга и диагностики технического состояния элементов ЛЭП и оборудования подстанций в парадигме промышленного интернета вещей. Задачи, решаемые в процессе реализации проекта на этапе №2 «Исследование многопараметрической модели текущего состояния ЛЭП. Разработка аппаратного обеспечения для исследования и практической реализации многопараметрической модели текущего состояния ЛЭП»: 1. Исследование многопараметрической модели ВЛ. 2. Исследование модели подстанции в парадигме «промышленного интернета вещей». 3. Разработка методик определения состояния ВЛ в режиме реального времени. 4. Разработка экспериментального образца базового устройства для технологии «интеллектуальный провод». 5. Разработка диагностических модулей с адаптивными функциональными возможностями (оснащение сенсорами в соответствии с решаемой задачей) для технологии «интеллектуальный провод». 6. Разработка экспериментального стенда для апробации разработанных устройств. 7. Организация процесса сбора и последующего анализа экспериментальных данных с экспериментального образца разработанного устройства для технологии "интеллектуальный провод". 8. Создание программного комплекса интерпретации и визуализации результатов мониторинга ВЛ на основе разработанных методик в соответствии с конкретными задачами (определение места и характера короткого замыкания, локализация местоположения обрыва, определение степени загруженности линии электропередачи, контроль гололёдообразования, выявление состояния провода и разрегулировки арматуры, локализация местоположения удара молнии). 9. Разработка системы сбора и обработки информации, поступающей с датчиков с использованием облачных технологий и промышленного интернета вещей. 10. Разработка приборов и методики по слежению за техническим состоянием оборудования подстанций 110/35/6 кВ. Предполагаемое развитие исследований: Продолжение исследований планируется на выполнение следующих задач: - Создание протокола организации канала связи для разрабатываемой технологии в соответствии со стандартом МЭК 61850 / IEK 61850. - Оснащение ВЛ разработанной интеллектуальной системой и её опытная эксплуатация. - Внедрение и опытная эксплуатация приборов по слежению за техническим состоянием оборудования подстанций 110/35/6 кВ. - Внедрение и опытная эксплуатация мобильных систем плавки гололеда на воздушных линиях и роботизированных устройств верхового осмотра без отключения потребителей. - Накопление объема данных для создания цифрового двойника распределительной сети электропередачи. Появление новых диагностических устройств - сенсоров, имеющих модульную структуру и адаптивные функциональные возможности, и информационной сети на их базе позволяет не только подготовить информационную инфраструктуру для внедрения интеллектуальных сетей, но существенно повысить информативность ВЛ, снизить потери электроэнергии и вероятность возникновения аварийных ситуаций.