Моніторинг електричних мереж з використанням безпілотних літальних апаратів

Abstract

В статті окреслено основні існуючі проблеми моніторингу об’єктів електросистеми, адже регулярний огляд приладів та пристроїв електричної енергосистеми дозволяє оцінити їх технічний стан та виявити наявність дефектів та попередити аварійні режими. Проведено аналіз перспективних рішень в процесі інспекції технічного стану об’єктів або аварійних ділянок електричних мереж з використанням безпілотних літальних апаратів. Розглянуто класифікацію, переваги та недоліки безпілотних літальних апаратів, наведено перелік завдань, які вони здатні виконувати враховуючи власну конструкцію, технічні параметри. Окреслено основні частини структурної схеми керування безпілотного літального апарату та можливості розширення, удосконалення та усунення існуючих недоліків. Розглянуто існуючі технології автоматичного керування, виявлення та слідування електричної повітряної лінії та пристроїв безпілотником. Проведено аналіз базового принципу роботи датчиків вимірювання теплового поля та електромагнітного поля, як найбільш перспективних на сьогоднішній день у визначенні порушення правильної роботи пристроїв. По-перше, при несправності, об’єкти здатні випромінювати теплову енергію і часткові розряди, датчик якого здатний вимірювати її на відстані та перетворювати в температуру. По-друге, при тих самих пошкодженнях змінюється електромагнітне поле навколо об’єктів, вимір та аналіз значення цього параметра спеціальним датчиком дозволяє знаходити пошкоджені ділянки. Розглянуті питання забезпечення захисту каналу зв’язку наземної частини з безпілотником від зловмисників і інформаційного захисту обміну даних. Розглянуто можливості розвитку існуючих технологій з метою удосконалення процесу моніторингу загального технічного стану електричної мережі, пошуку пошкоджених електричних ділянок та пристрої, автоматизації процесу керування та зменшення собівартості пристрою.

In this paper, the main existing problems of monitoring power system objects are outlined, because the regular inspection of electrical power system devices and apparatus allows to evaluate a technical condition, to detect presence of defects and to prevent emergency situations. The paper carries out an analysis of promising solutions in the process of inspecting the technical condition of objects or emergency sections of power grids using drones. The article considers the definition, advantages, and disadvantages of unmanned aerial vehicles, provides a list of tasks that they can perform, considering their own design and technical parameters. The main components of the structural control scheme of an unmanned aerial vehicle and the possibilities of expanding, improving, and eliminating existing shortcomings are described. Existing technologies for automatic control, detection and tracking of electric overhead lines and devices by an unmanned aerial vehicle are described. The basic principle of operation of thermal field and electromagnetic field sensors is analyzed as the most promising to date in determining the malfunction of devices. Firstly, in the case of a fault, objects can produce thermal energy and partial discharges, which the sensor is able to measure at a distance and convert into temperature. Secondly, the electromagnetic field around the objects changes in the event of the same damage, and measuring the value of this parameter with a special sensor allows to detect damage. The issues of ensuring the protection of the communication channel between the ground unit and the drone from intruders and information security of data exchange are also considered. The possibilities of developing existing technologies to improve the process of monitoring the general technical condition of the electrical network, searching for damaged electrical sections and devices, automating the control process, and reducing the cost of the device are analyzed.