Разработка прототипа портативного прибора диагностики силовых кабелей методом частичных разрядов (заключительный)

Отчет 85 страниц, 99 рисунков, 2 таблицы, 7 источников. ЧАСТИЧНЫЕ РАЗРЯДЫ, ДИАГНОСТИКА, ПОРТАТИВНЫЙ ПРИБОР, ДЕФЕКТ ИЗОЛЯЦИИ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ ЧАСТИЧНОГО РАЗРЯДА, ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ, ПРОТОТИП ПРИБОРА Цель работы в рамках НИОКР — Разработать и протестировать прототип портативного прибора диагностики силовых кабелей методом частичных разрядов с целью повышения надежности электроснабжения потребителей за счет распознавания наличия дефекта в кабельных линиях электропередачи и его ремонта до возникновения аварии. В работе разработаны емкостный и резистивный датчики частичных разрядов, способные регистрировать частичные разряды от 5 пКл. Основной конструктивной особенностью емкостного датчика является использование металлической полосы в качестве чувствительного элемента. Резистивный датчик является самым простым из возможных по конструкции ввиду использования резистора для регистрации токовых импульсов частичных разрядов. Результаты экспериментальных исследований показали применимость обоих датчиков для измерений частичных разрядов, так как регистрируемые с их использованием импульсы могут быть зарегистрированы цифровой техникой с характеристиками, указанными в техническом задании. В частности, диапазон частот импульсов не превышает 100 МГц. Разработана и протестирована аппаратная часть прототипа прибора, подтверждена техническая возможность регистрации импульсов частичных разрядов. Кроме того, аппаратная часть полностью соответствует техническому заданию: полоса пропускания частот по каналам 200 МГц, диапазон записи форм импульсов от 60 нс, возможность регистрации ЧР от 100 пКл. Разработаны алгоритмы работы программного обеспечения, которые учитывают все оцениваемые характеристики частичных разрядов и требования аппаратной части к программному обеспечению. Также разработан блок синхронизации измерений с сетью, передающий по радиоканалу синхронизирующие сигналы да микрокомпьютер, включенный в прототип. Конструктивно блок представляет собой электронную схему, которая подключается в сеть 220В и автоматически генерирует передачу синхронизирующих сигналов на микрокомпьютер для выполнения корректного анализа характеристик частичных разрядов. На втором этапе работ выполнена разработка программного обеспечения прототипа, реализующего функционал в соответствии с техническим заданием. Далее было проведено тестирование программного обеспечения на предмет соответствия требованиям технического задания. В процессе тестирования был выявлен ряд проблем и несоответствий расчетов требованиям, которые были успешно устранены. В процессе тестирования регистрировалось более 2000 импульсов частичных разрядов в секунду. Регистрируемая мощность частичных разрядов при тестировании составляла менее 1 мВт, что соответствует требованиям технического задания по расчету мощности частичных разрядов. Разработаны рекомендации для электротехнического персонала для анализа результатов измерения и контроля результатов работы прототипа прибора. Затем была выполнена сборка прототипа в единый разработанный корпус, изготовленный путем 3D-печати. На завершающем этапе работы проведено тестирование прототипа на предмет выполнения заявленных требований. В результате тестирования были выявлены недоработки программного обеспечения, касающиеся корректности синхронизации измерений с сетью. Недостатки были успешно устранены, в результате удалось зарегистрировать частичные разряды и добиться соответствия выполнения прототипом прибора заявленных функций. Прототип прибора может применяться для диагностики силовых кабелей методом частичных разрядов. Себестоимость комплектующих для сборки одного экземпляра прототипа прибора составила около 60 т.р. Планируемая стоимость при продаже прибора составляет 120-150 т.р. При этом, запуск серийного производства позволит закупать компоненты по более низким ценам, что также повысит маржинальность продаж. При этом, за счет простоты изготовления прибора срок изготовления будет составлять 3-4 недели вместо 10-12 недель у конкурирующих организаций. В продолжение работы планируется провести испытания прототипа прибора в условиях, приближенных к условиям эксплуатации. Для этого достигнута предварительная договоренность с потенциальным потребителем продукции. В результате проведения полевых испытаний будет проводиться анализ недостатков с целью создания опытного образца прибора. Также предполагается представить прототип прибора на конференциях и выставках с целью обсуждения научным сообществом. В результате проведения исследований зарегистрирована интеллектуальная собственность - Программа для ЭВМ " Программа микроконтроллера устройства синхронизации измерений с сетью прототипа прибора для регистрации частичных разрядов". После доработки прототипа на основе результатов полевых испытаний планируется зарегистрировать патент на изобретение. В результате выполнения работ был создан прототип прибора, соответствующий требованиям технического задания. Все работы, заявленные в календарном плане, выполнены.