Устранение неполадок на линиях электропередачи с помощью дронов

Граждане Швейцарии получают доступ к электроэнергии благодаря огромной сети линий электропередачи общей протяжённостью 250000 км (более 55000 миль). Этой длины хватило бы, чтобы совершить 6 оборотов вокруг Земли. Эту сеть обслуживает несколько компаний, в том числе «Свисгрид» (Swissgrid), национальный оператор линий электропередачи, который отвечает не только за поддержание линий в рабочем режиме, но и за интеграцию энергосистемы Швейцарии в более крупную европейскую энергосистему.

Учитывая то, что линии электропередачи проходят вдоль долин и пересекают высокие горные хребты Швейцарии, перед компанией Swissgrid, которой принадлежит 6700 км линий электропередачи, и местными сетевыми операторами стоит трудная задача по обеспечению непрерывной работы сети, особенно в суровых погодных условиях. Ситуация усложняется из-за того, что большая часть линий была построена несколько десятков лет назад, только треть чрезвычайно важных линий электропередачи сверхвысокого напряжения была построена после 1980 г., а большинство бетонных конструкций, поддерживающих линии среднего и высокого напряжения, было установлено в 50-х и 70-х гг. Ввиду износа линий электропередачи владельцы стремятся инспектировать их состояние чаще, чем того требует законодательство (каждые 2-5 лет).

Планируя проведение инспекций опор, не всегда приходится ждать хорошей погоды, особенно в горных районах.

Проведение частых инспекций ЛЭП требует использования современных технических средств

Поскольку спрос на проведение инспекций растёт, системные операторы проанализировали набор стандартных операций, чтобы понять, каким образом современные технологии способны повысить эффективность их работы.

Эта задача приобретает ещё большую важность, поскольку существующие методы инспекции требуют отключения линий электропередачи, которое приводит к убыткам, достигающим десятки тысяч евро в час и несколько миллионов евро за несколько лет.

При традиционном методе инспекции опор ЛЭП инспектор пользуется биноклем, чтобы составить первичную оценку состояния вышки. В случае обнаружения потенциального дефекта или повреждения инспектор поднимается на вышку для более тщательного исследования. Этот процесс занимает много времени и представляется опасным, поскольку инспектор каждый раз рискует упасть с вышки.

Помимо риска, которому подвергается человек, обследующий вышку, требуется синхронизировать проведение работ с функционированием трансконтинентальной энергосистемы, поэтому оператор должен составить график инспекции за несколько месяцев до её проведения, чтобы отключить линию электропередачи и уменьшить избыточность сети на время отключения. Ещё одной причиной того, что старые методы не соответстсвуют современным требованиям, является то, что помимо риска для персонала и снижения производительности нет никаких гарантий того, что запланированная проверка состоится; инспекция может быть отложена из-за плохой погоды или других факторов.

Alpiq EnerTrans – профессиональная инспекция ЛЭП с помощью БПЛА

Компания Alpiq EnerTrans, сотрудничающая с компанией Swissgrid в области поддержания работоспособности ЛЭП, занимается строительством и эксплуатацией линий электропередачи и распределительных систем, специализируясь на линиях электропередачи высокого и среднего напряжения.

Сотрудничая с местными поставщиками электроэнергии, руководитель подразделения по работе с БПЛА Alpiq EnerTrans Марк Чахтли вместе со своими сотрудниками помог провести инспекцию 65 вышек на линии электропередачи 50 кВ. Подводя итог многолетнему применению БПЛА для инспекции ЛЭП, Марк считает, что «беспилотники, которые используются для инспекции линий электропередачи, предлагают совершенно иной взгляд на объект, благодаря которому рабочий процесс может быть значительно упрощён. Опытный специалист с лёгкостью обнаружит повреждение, благодаря тому, что дрон делает фотографии каждой вышки со всех сторон под диагональным углом».

Несмотря на эти преимущества, прежде команда сталкивалась с рядом проблем, которые касались полётного времени и точности зависания. Предыдущие беспилотники, которые использовались в компании Alpiq, вынуждали Марка и его команду прерывать полёт каждые 10 минут, чтобы заменить батареи. Проблема была решена благодаря приобретению дрона DJI Matrice 210 RTK, максимальное полётное время которого составляет 24 минуты с двумя полезными нагрузками и аккумуляторами TB55. Помимо продолжительного полётного времени DJI M210 RTK также соответствует внутренним требованиям безопасности компании Alpiq. Точность зависания обеспечивается за счёт нескольких модулей GPS, определяющих курс вместо компаса, который легко выходит из строя вблизи ЛЭП. Марк подчёркивает, что «DJI M210RTK гарантирует стабильность полёта даже в непосредственной близости к вышке, где возникают сильные магнитные помехи».

Когда Марк и его команда убедились в отличных полётных характеристиках дрона, их внимание сосредоточилось на получении данных. Для этого Марк использует камеру DJI Zenmuse X5S с объективом 45 мм и Zenmuse Z30 на случай необходимости более детального изучения объекта. Марк объясняет: «Качество изображений DJI X5S позволяет нам идентифицировать повреждения прямо во время полёта и корректно их документировать. В первую очередь мы видим следы от ударов молнии, сломанные изоляторы, осыпавшийся бетон или ржавые металлические конструкции».

Помимо работы со стандартными фотоснимками Марк стал прикреплять тепловизор Zenmuse XT к M210 RTK, чтобы увидеть тепловую нагрузку на электрические компоненты. Этот подход помогает обнаруживать аномалии или зоны максимальных температур, прежде чем они приведут к возникновению серьёзных проблем.

С помощью M210 RTK команда может определять повреждения изоляторов и бетонных конструкций, фиксируя их для последующего ремонта

Рост эффективности

Подразделение по работе с БПЛА Alpiq EnerTrans тесно сотрудничает с операторами ЛЭП, обеспечивая их высококачественными аэрофотоснимками. Начальник отдела строительства сетей энергосбытовой компании «Алтдорф» (Altdorf) Антон Зграгген и его сотрудники управляют местной энергетической сетью и не понаслышке знают о преимуществах использования дронов компании Alpiq. «Как правило, для проведения инспеции определённого участка ЛЭП даётся очень маленькое временное окно», - объясняет Антон. «Alpiq EnerTrans было дано 5 дней для инспекции 65 вышек, а они закончили эту работу всего за 3 дня. Если бы мы инспектировали те же 65 вышек традиционным способом с помощью контроллера, это заняло бы 6-7 дней, так что мы сэкономили 40-50% времени, не говоря уже о безопасности труда».

Помимо преимуществ БПЛА, связанных с эффективностью и безопасностью их использования, команда Антона, опираясь на свой технический опыт, может создать цифровую базу данных ошибок или дефектов на основании информации, полученной от компании Alpiq. Подобный отчёт позволит энергосбытовой компании Altdorf определить степень текущего ущерба или износа каждой вышки. Отслеживая каждый фотоснимок по порядковому номеру опоры ЛЭП, оператор сети может оперативно перейти от идентификации повреждений к составлению подробного плана ремонта. Проведение ремонта также потребует отключения участка сети, но данные, полученные с помощью беспилотника, минимизируют время простоя.