Разработка ПГУ предотвратит аварийные ситуации на ЛЭП: изобретение основано на интеллектуальной информационно-измерительной системе
Журналист федерального издания «Российская газета» подготовил материал о разработке информационно-измерительной системы контроля параметров воздушных линий электропередач. Над инновационным решением работают в Пензенском госуниверситете. Разработка поможет предотвращать предаварийные ситуации на ЛЭП, а также локализовать поврежденные участки трасс ЛЭП без полного перерыва электроснабжения ряда потребителей. Это поможет сохранить свет, тепло, стабильное водоснабжение в тысячах домах по всей стране.
Разработкой проекта занимается аспирант третьего года обучения кафедры «Информационно-измерительная техника и метрология» Владислав Листюхин. Как нам рассказал инноватор, идея к нему пришла в 2018 году, когда он стал работать специалистом по противоаварийной работе и надежности в ПАО «Россети Волга» — «Пензаэнерго» и затем поступил в аспирантуру, где начал выполнять научные исследования под руководством Екатерины Печерской — доктора технических наук, заведующего кафедрой «Информационно-измерительная техника и метрология». В 90% случаях происходят аварийные ситуации, которые возможно было предотвратить, но дефект не своевременно детектирован и, соответственно, вовремя не поступил сигнал. Кроме того, ЛЭП расположены по всей стране и зачастую в отдаленных и труднопроходимых местах: в лесах, полях, оврагах. Для предотвращения аварии приходится тратить время на поиск места повреждения. Тем самым от «питания» приходится отключать абонентов, чьи дома или объекты инфраструктуры не входят в зону обрыва. Такие меры требуются для нахождения участка аварии и ее устранения.
«Проблема требует, чтобы сотрудники оперативно-выездных бригад знали точное место обрыва в целях локализации поврежденных участков. Будет выделяться не весь участок линии, а непосредственно аварийный. Поэтому будут „ликвидированы” конкретные абоненты на момент ремонта», — рассказал Листюхин.
Владислав Листюхин предлагает обеспечить надежность воздушных линий электропередач посредством контроля положения в пространстве. Для этого молодой ученый предлагает размещать на ЛЭП устройство, включающее в свой состав гироскоп и акселерометр. Конструкция контролирует положение провода по осям Х, Y, Z, то есть во всем пространстве. Устройство также считывает температуру окружающей среды. Зафиксированные данные попадают и обрабатываются в микроконтроллере. После, по задумке автора, информация будет передаваться по Wi-Fi или GSM-сигналу в пункт аварийной службы и там обрабатываться.
Сейчас аспирант находится на стадии разработки системы поддержки и принятия решения на основе комплекса, куда войдут искусственная нейронная сеть и нечеткий нейроконтроллер. Данные будут анализироваться, нейронная сеть предоставит точные показания: где, когда, почему, какие действия необходимо предпринять для предотвращения предаварийной ситуации или нахождения аварийного участка. Диспетчер получит сразу ответ.
В марте 2022 года Листюхин выиграл конкурс «Ректорские гранты» ПГУ, благодаря победе исследование значительно продвинулось вперед. Молодому ученому удалось собрать макет ЛЭП и протестировать устройство считывания информации. Именно в лабораторных условиях Владислав воссоздал несколько режимов: штатный, предаварийный, предаварийный второго уровня, имитирующий обрыв провода. Это позволяет высчитывать погрешности для дальнейшего обучения искусственной нейронной сети, о которой мы упоминали раннее.
«Эти данные сейчас систематизируем и обрабатываем. Работаем над снижением погрешностей, автоматизируем обработку результатов эксперимента. Создаем методику, позволяющую прогнозировать недопустимые отклонения параметров, характеризующих работоспособность линий электропередач», — поясняет аспирант.
Исследование продолжается, сейчас молодой ученный разрабатывает модуль для дистанционной передачи информации и планирует конструкцию сделать компактнее — соединить акселерометр и микроконтроллер в один блок.
В скором времени на учебно-тренировочном полигоне ПАО «Россети Волга» — «Пензаэнерго» запустят тестовый вариант разработки аспиранта ПГУ.
«Я работаю в электросетевой организации и занимаюсь противоаварийной работой. Для меня важно сделать нашу работу на отлично, а для этого нужны современные решения. Работа над проектом интересна для меня как для профессионала, так и для начинающего молодого ученного. Уверен, наша разработка обеспечит надежность воздушных линий электропередач. Мы решаем проблему надежности энергетических систем и проблему повышения надежности оперативно-ситуационного управления сетями», — добавил Владислав.
Научный руководитель проекта — доктор технических наук, профессор кафедры «Информационно-измерительная техника и метрология» Пензенского госуниверситета Екатерина Печерская уточнила, что разработка напрямую отвечает на вызовы современности.
Отметим, в 2018 году были внесены поправки в Федеральный закон от 27.12.2018 г. № 522-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с развитием систем учета электрической энергии (мощности) в Российской Федерации». Закон утверждает правила предоставления доступа к минимальному набору функций интеллектуальных систем учета электрической энергии (мощности).
Устройство, разработанное в ПГУ, многофункциональное. При совмещении разрабатываемого устройства с интеллектуальными системами учета электрической энергии можно достигнуть высоких технико-экономических показателей. Например, помимо контроля потребления электрической энергии и контроля положения провода в пространстве, можно детектировать несанкционированное вмешательство сторонних лиц в технологический процесс передачи электрической энергии (хищение электрической энергии; хищение проводов и элементов ЛЭП; иные незаконные воздействия). Также, интеграция разрабатываемой системы с системой интеллектуального учета электрической энергии обеспечивает оперативную «живучесть» информационно-измерительной системы в целом за счет питания от электромагнитного поля провода («паразитный» метод питания).
Внедрение на электросетевые объекты этого устройства позволит решить ряд эксплуатационных задач, а именно:
— детектировать дефекты ЛЭП на начальных этапах;
— локализовать место повреждения в аварийной ситуации;
— повысить технико-экономические показатели за счет снижения недоотпуска электрической энергии;
— сократить время поиска и ликвидации аварии;
— снизить риски травматизма производственного персонала за счет сокращения числа операций с оборудованием и времени работы на объекте;
— снизить нагрузку на персонал оперативно-диспетчерских служб за счет применения интеллектуальных систем поддержки и принятия решений.
