автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Разработка аппаратуры и методики аэроинспекций ВЛ СВН

Новосибирский государственный технический университет

Ср О)

На правах рукописи

¿Г

УДК 621.315.1

ДИКОЙ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ

РАЗРАБОТКА АППАРАТУРЫ И МЕТОДИКИ АЭРОИНСПЕКЦИЙ ВЛ СВН

Специальность 05.14.12 - Техника высоких напряжений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 1998

Работа выполнена в МЭС Центра РАО «ЕЭС России», Сибирском НИИ энергетики и Новосибирском государственном техническом университете.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.П.Горелов кандидат технических наук, с.н.с А.Л.Ивановский

Ведущая организация - ОАО Сибэнергосетьпроект

Защита состоится « ?-9у> ноября 1998 г. в /£"" часов на заседании диссертационного Совета К 063.34.05 в Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, просп. К.Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан «_»_ 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., доцент В.Е. Глазырин

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Воздушные линии электропередачи (BJI) классов напряжения 110 кВ и выше являются основными в системах электронного транспорта энергии. Повышение надежности их эксплуатации является актуальной задачей. Для выполнения этой задачи используется система технического обслуживания, включающие очередные и внеочередные осмотры, профилактические проверки и измерения. Большой вклад в становление системы обслуживания и контроля BJI внесли коллективы ОРГРЭС, НИИПТ, ВНИИЭ, СибНИИЭ и ряда других организаций, а также ведущие специалисты: Никитин O.A., Слоев В.В., Бажанов С.А., Барг И.Г., Сви П.М., Коробков Н.М. и др.

Огромные протяжённости BJI, каждая из которых в свою очередь состоит из огромного количества элементов, обуславливает необходимость повышения надежности каждого элемента и повышения эффективности предупредительных мероприятий. Службами линий электросетей затрачиваются большие усилия для своевременного выявления и устранения дефектов, ремонта и восстановления BJ1. Однако существующие методы профилактического контроля обладают значительной трудоёмкостью, недостаточной метрологической надежностью результатов и, в целом, морально устарели.

Появившиеся в последние годы новые технологии, и, прежде всего, тепловизионный контроль контактных соединений проводов, являются хорошим примером модернизации системы обследования BJI, но не исчерпывают проблемы, т.к. многие виды дефектов требуют иных методов обнаружения: новых или усовершенствованных по производительности, безопасности и метрологической точности существующих технологий профилактического контроля.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является разработка аппаратуры и методики диагностики состояния BJI при их аэроинспекциях. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи.

1. Проанализировать отказы BJI и определить наиболее характерные из них. Выявить достоинства и недостатки рекомендуемых нормативными документами

методов профилактического контроля и нетрадиционных способов диагностики ВЛ.

2. Провести экспериментальные и теоретические исследования характеристик разрядных процессов на элементах ВЛ. Обосновать возможность выявления ряда дефектов проводов, арматуры и изоляции ВЛ по интенсивности и другим характеристикам коронных разрядов (КР) и частичных разрядов на поверхности изоляционных конструкций (ПЧР).

3. Выполнить научную и опытно-конструкторскую разработку комплекса аппаратуры бортового базирования для электромагнитной диагностики состояния ВЛ. Разработать программное обеспечение для вновь разрабатываемой аппаратуры.

4. Произвести выбор систем отечественной и зарубежной техники для видео- и цифрового документирования визуальной информации при аэроинспекциях для обнаружения дефектов и создания баз данных по эксплуатируемым ВЛ.

5. Провести стендовые, наземные и лётные испытания комплекса и отработать элементы методики работы с ним, выработать критерии контроля.

6. Разработать основные технические требования к опытным образцам комтекса аппаратуры для аэроинспекции ВЛ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ И ОСНОВНЫХ ЕЁ РЕЗУЛЬТАТОВ.

1. Получены новые детальные данные по характеристикам КР и ПЧР на проводах, арматуре и изоляции ВЛ СВН.

2. Определены особенности формирования характеристик электромагнитного излучения разрядных процессов (ЭМИР).

3. Разработана методика и критерии обнаружения дефектов ВЛ по характеристикам ЭМИР.

4. Разработаны технические требования к комплексу аппаратуры бортового базирования для диагностики ВЛ при аэроинспекциях. Предложены способы помехозащиты, алгоритмы и программное обеспечение для регистрации и обработки информации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Разработан экспериментальный образец комплекса аппаратуры ЛТ-02 (линейный тестер или "ПпеТезО для регистрации ЭМИР от инспектируемой ВЛ и

4

появления дефектов проводов, арматуры и подвесной изоляции, негабаритных размеров искровых промежутков изолированных грозотросов. Комплекс адаптирован к условиям функционирования на борту летательных аппаратов, зопряжен по каналам связи и программному обеспечению с системами для навигационной топографии, документирования визуальной информации, тепловидения. Произведен выбор и опробование указанных систем. Разработанный комплекс аппаратуры ЛТ-02 использовался для диагностики состояния ВЛ 220-500 кВ в ОАО "Новосибирскэнерго" и ВЛ 330, 500 и 750 кВ в МЭС "Центрэнерго".

ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ обеспечивалась проведением испытаний и измерений на аттестованном оборудовании центра сертификационных испытаний "СибЭНЕРГОТЕСТ" при СибНИИЭ, ЦКБ "Точприбор" Новосибирского приборостроительного завода и летно-исследовательской базы СибНИИА. Испытания и измерения проводились в соответствии с требованиями отечественных ГОСТ1516.2-76, 10390-86,15150-69, ОСТ 3-854-8ШОП, стандартов МЭК 60, МЭК 1104, "Наставления по производству полётов в гражданской авиации" и других нормативных документов. Кроме того, при оценках чувствительности, помехозащищенности и метрологической точности измерений допущения и упрощения в расчетах и обработке результатов были выполнены в сторону обеспечения запаса по отношению к нежелательным следствиям возможных ошибок.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ.

Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических советах МЭС Центра, филиала РАО «ЕЭС России» базового предприятия «Элекгросетьсервис», на научных семинарах СибНИИЭ и кафедры техники высоких напряжений НГТУ, на заседании рабочей группы комитета 38 СИГРЭ (Кокчетав, 1989), на 35 и 37-й сессиях СИГРЭ (Париж, 1994 и 1998), совещаниях РАО «ЕЭС России» (Йошкар-Ола, май 1996, Москва, ноябрь 1996). По теме диссертационной работы опубликованы 4 статьи и 3 доклада.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ

1. Результаты экспериментальных исследований пространственно-временных, и энергетических характеристик КР и ПЧР.

2. Способы повышения помехозащищенности регистрации ЭМИР.

3. Технические требования и результаты научно-технической разработки комплекса аппаратуры для диагностики ВЛ при аэроинспекциях.

5. Результаты наземных и летных испытаний комплекса.

6. Основы методики и критерии обнаружения дефектов при аэроинспекционной диагностике состояния ВЛ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ.

Диссертационная работа изложена на 150 страницах машинописного текста, иллюстрируется 49 рисунками и 15 таблицами. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 86 наименований и четырех приложений.

Первый раздел посвящен анализу отказов ВЛ и методов их профилактического контроля. В результате анализа выявлены недостатки регламентированных методов контроля, нерешенные вопросы в создании новых методов, поставлены цели и задачи работы.

Во втором разделе представлены результаты детальных исследований пространственно-временных и энергетических характеристик разрядных процессов на проводах и изоляторах ВЛ. Проведен анализ особенностей формирования ЭМИР в системе проводов ВЛ и окружающем пространстве. Описаны виды помех и полезных сигналов ЭМИР, зарегистрированных при вертолётной инспекции ВЛ 500 кВ осциллографическим способом. На основе этих исследований конкретизированы задачи разработки регистрирующей аппаратуры.

В третьей главе описана разработка аппаратуры для многоканальной регистрации локального уровня радиопомех, возникающих в данном месте ВЛ, от КР и ПЧР на дефектных участках проводов, арматуры и изоляции. Проведен выбор антенных устройств, введены соответствующие способы защиты от внешних радиопомех, в том числе, создаваемых летательным аппаратом и его бортовой аппаратурой связи. Выполнена разработка функциональной и принципиальной схем аппаратуры для регистрации ЭМИР, алгоритма и

6

программного обеспечения. Представлены результаты стендовых, наземных полевых и летных испытаний экспериментального образца регистратора ЛТ-02.

В четвертой главе рассмотрены вопросы комплектации бортового комплекса аппаратуры для аэроинспекционной диагностики ВЛ. Кроме разработанных автором блоков регистрации ЭМИР в комплекс введены системы спутниковой навигации, видео- и цифровой записи, тепловизор "Сабун". Рассмотрены вопросы сопряжения и синхронизации, монтажа и эксплуатации аппаратуры на борту воздушного судна. Даны рекомендации по режимам полета при аэроинспекциях..

В заключении резюмируются основные выводы по результатам работы.

В приложениях представлены принципиальные схемы и технические данные блоков аппаратуры, входящих в состав комплекса, описания программ, общие технические требования к комплексу аппаратуры для аэроинспекционной диагностики состояния ВЛ и документы, отражающие степень и широту внедрения результатов работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В результате экспериментальных исследований уточнены энергетические (ток, заряд и их среднеквадратичные отклонения) и временные характеристики (длительность фронта, форма) коронных разрядов на проводах ВЛ высших классов напряжения.

Таблица 1

Характеристики импульсов короны на проводах и экранах ВЛ

Макетируемый объект Характеристики

'и ср с* Ч »ср

мА мА нКл нКл НС НС

ВЛ-ЗЗОкВ 11 3 1,6 0,6 38 15,1

ВЛ-500 52 16 8,5 2,2 46 18,2

ВЛ-750 63 19 16 6,0 58 18,8

Экраны ВЛ-750 67 20 16,3 6,4 62 15,4

Эти данные определяют чувствительность и частотный диапазон устройст регистрации ЭМИ КР во время аэроинспекций ВЛ, дают критерии для отстройк от помех амплитудным и другими методами. Верхний диапазон частот £ «107 Г электромагнитного излучения определяется длительностью фронтов импульсо тока короны. Нижняя частота ЭМИ определяется большими временами релаксаци объемного заряда коронных разрядов и может быть положена близкой к нулю.

Экспериментально установлены основные характеристики ПЧР на наиболе распространенных в сетевом строительстве изоляторах. В частности, определен] напряжения возникновения ПЧР, их кажущийся заряд, амплитудные распределени по зарядам при различных уровнях напряжения, временной интервал горения ПЧ в полупериодах напряжения. Измерения импульсов тока ПЧР на изолятора показали, что время развития разряда в зависимости от величины напряжения диапазоне 16-25 кВ, приложенного к изолятору, изменялось в пределах от 10 до 2 не. Величина максимального кажущегося заряда изменялась от 12 до 54 нЮ Зависимость от напряжения длительности и заряда объясняется увеличение максимальной длины отдельных стримерных ПЧР. Таким образом ПЧР к изоляторах, по сравнению с КР на проводах ВЛ, -более скоростной процесс и более ощутимой энергией. Это объясняется тем, что каналы разряд подпитываются емкостным током и формируются по механизму скользящи разрядов. Длина каналов ПЧР может быть определена из известного выражения: = к С 2 и5 (Ш/ск)0Л5 (1)

где С -удельная емкость изоляционной детали под шапкой, и -приложение напряжение, а <Ш/(Й его крутизна в момент образования ПЧР.

Рост заряда с напряжением близок к степенной зависимости с тем я показателем, что и для длины 1ск. Это косвенным образом подтверждает схожест физического механизма ПЧР и скользящих разрядов. Для практических целе можно аналогично тому, как было сделано выше, оценить требуемую граничну частоту регистрации электромагнитных сигналов ПЧР. Она составляет величш 20-50 МГц и более.

Разряды в искровых промежутках тросовой изоляции носят характер искры или импульсной дуги. На осциллограмме тока при разрядке макета троса характерными являлись вогнутый фронт с общей длительностью около 300 не, почти прямое плато и экспоненциальный спад с длительностью больше фронта. Относительно медленное нарастание и спад тока объяснялись влиянием индуктивности опоры. Длительность плато соответствовала времени пробега волны тока разрядки по тросу. Верхнюю границу частотного диапазона ЭМИ от этого вида разрядных процессов следует ожидать на уровне 1,5 МГц, т.е. ниже чем для других видов ЭМИР. С другой стороны общая энергия данного вида излучения будет на несколько порядков больше как в сравнении с другими «полезными» сигналами от ВЛ, так и от помех внешних источников. Учитывая большие величины тока в разрядах и габариты контура протекания тока а также существенно отличный частотный диапазон, было принято решение о целесообразности регистрации данного типа дефекта по магнитной составляющей излучения.

Главной отличительной особенностью в формировании импульсов ЭМИР является наличие двух типов излучателей: собственно разрядного канала (короны, ПЧР или пробоя искрового промежутка тросовой изоляции) и провода (троса), гальванически и/или через емкость связанного с разрядным каналом и обеспечивающего поступление энергии при его образовании и росте. Канал разряда как излучатель моделировался диполем Герца- излучающим элементом малой, по сравнению с длиной волны X , длины 1 и постоянным вдоль всего диполя током. Компоненты Е, , Е8 электрического и Н^ магнитного векторов поля излучения диполя Герца с током I и длиной 1 (1« X) определяются выражениями:

где Р=2л/ X.

Для поля в дальней зоне Е и Н синфазны; отношение их равно волновому сопротивлению поля плоской волны в свободном пространстве Zo:

z0T

С Т1 1 TT • I 1 • n Es

a =~TTsinS; Hcp=j^rm9=z:: (з>

Интенсивность излучения характеризуется комплексным вектором Пойнтинга:

S = 0,5 [Е Н*1 (4)

где Н*- комплексно сопряженное значение вектора Н. Действительная часть вектора S, равна:

Sr = Re 0,5 [Е Н*] = 0,25 {[Е Н*] + [Е* Н]} (5)

Она определяет среднюю за период активную мощность, переносимую полем через единицу площади в направлении вектора г. Аналогично, мнимая часть комплексного вектора Пойнтинга определяет поток реактивной мощности. На большом расстоянии от центра, т.е. в дальней зоне, вектор Пойнтинга чисто вещественен, направлен вдоль радиуса -вектора г и равен по величине:

| S | = 0,5 | Е |2 Zo"1 = 0,5 Zo | Н |2 (6)

При этом активная излучаемая мощность определяется интегралом:

P=/Sd(p= {Sr2dü= ¡Udn (7)

где (Ю= sin S dS dcp, элемент телесного угла, а U=Sr2 -интенсивность излучения, равная активной мощности, излучаемой в единицу телесного угла.

Из поля излучения приёмная антенна извлекает мощность, равную модулю вектора Пойнтинга, и подводит ее к приёмнику. Входная цепь приёмника ЭМИР может быть представлена в виде эквивалентной схемы, содержащей источник наведенной ЭДС, |U|, нагруженный на цепь из двух последовательно соединенных сопротивлений ZA и ZE: ZA=RA+j XA=R,+Rv+j XА -сопротивление антенны, измеренное на ее клеммах; Ze=Re+JXe - сопротивление нагрузки; R, ■ сопротивление излучения; Ry - сопротивление потерь в антенне. Составляющш мощности, выделяемые в нагрузке, излучаемые обратно (отраженные) i переходящие в джоулево тепло, равны, соответственно:

Р = 0,5 U2 Re [(Ra + Re)2 + (ХА + ХЕ)2]

Р' = 0,5 и2 Л, [(ЛА + ЛЕ)2 + (ХА + ХЕ)2](8) Р" = 0,5 и2 [(ЯА + ЯЕ)2 + (ХА + ХЕ)2] Величина Р максимальна, когда ЪА и Ъ^ являются сопряженными комплексными величинами, т.е. когда ХА= -Хе и Яа=

Эффективная поглощающая площадь антенны при этом максимальна:

Ртах= 0,125 и2 (Яд Б)(9) Если пренебречь величиной Лу для антенны с размером а также считать

излучатель, т.е. разрядный канал, диполем Герца, то:

11,= 80 л2 (1Л.)2 ; и = Е Ь (10)

Выполним оценочные расчеты для напряжения, наводимого на антенне. Будем считать, что источником излучения является стримерный канал с потенциалом головки ф=9 кВ, напряжённостью поля на головке Е = 400 кВ/см и радиусом головки г= 100 мкм. Положим также частоту излучения £>,□,=10 МГц и соответствующую длину волны А.=30 м. Тогда на расстоянии г = 50 м между КР и приёмной антенной Е, = Ем (г5 /г)2 . Напряжение на антенне длиной 1=1м по (10) составит 160 мкВ. Эта величина вполне приемлема для приёма излучения типовыми схемами приёмников. Сопротивление излучения 1^= 8.8 Ом.

Провод ВЛ можно рассматривать как часто используемую в коротковолновом диапазоне проволочную антенну с типичной высотой подвеса над землей (0.5-1.0)Я.. Излучающий участок провода ВЛ можно считать антенной, нагруженной на волновое сопротивление. Ток в ней имеет вид бегущей волны. Вследствие потерь на излучение диаграмма направленности имеет почти круговую форму. Равномерное «переизлучение» провода может затруднить локацию очагов разрядов, связанных с появлением дефектов ВЛ. При распространении по проводам импульсы тока разрядных процессов деформируются: увеличивается длительность фронта и снижается амплитуда. Поэтому следует ожидать, что составляющие ЭМИР, связанные с излучением от провода, будут иметь меньшую мощность и верхнюю границу частотного диапазона, чем ЭМИ от разрядных каналов. К сожалению, в отсутствие многих необходимых для расчетов данных процесс ЭМИР в столь сложной системе

излучения можно описать лишь на представленном качественном уровне и выполнить весьма приближенную оценку величины сигналов на приемной антенне аппаратуры бортового базирования. Более надежные результаты можно получить только из натурных испытаний приемной аппаратуры на действующих ВЛ.

Ценный с практической точки зрения материал получен в летных исследованиях ЭМИР от реальной ВЛ-500 кВ. Установлены основные источники помех: заряды на лопастях винтов вертолета, коммутации в силовых цепях, бортовая связь КВ и УКВ диапазонов, излучение местных радио- и телевизионных станций, излучение опознавательных систем ПВО. Определены частотные и амплитудные характеристики типичных видов помех и полезных сигналов ЭМИР. Показана возможность селекции полезных сигналов от помех по полярности, временным характеристикам, форме сигнала и, главное, по амплитуде. В ряде мест проведены наземные проверки, потвердившие корректность обнаружения с борта коронирующих дефектов ВЛ. Две из типичных осциллограмм сигналов ЭМИР от дефектного экрана на анкерно- угловой опоре представлены на рис.1.

Осциллограммы сигналов ЭМИ от короны на

дефектном экране натяжной гирлянды

\

и) V / V

В 0,2

0,1

а-вблизи дефею б-на удалении

10 20 30 40 50 60 70 80 мкс Рис.1

На основе полученного опыта были сформированы основные технически требования к комплексам аппаратуры'для аэроинспекций ВЛ «ЛТ-02» (доведен д уровня экспериментального образца) и «ЯТ-ОЗ »^перспективная модель).

Создаваемый комплекс предназначен для диагностики состояния ВЛ во время эроинспекций. Перечень задач диагностики и методов их решения представлен в абл.2, а состав бортовой части аппратуры- в табл.3.

Таблица 2

№ Задача диагностики Метод

1 Оценка общего состояния трассы: высота поросли, наличие пожароопасного мусора, строений, состояние пересечений с другими ВЛ, автодорогами, подтопления, заболоченность, состояние банкеток опор и др. Видеозапись, цифровое фото

2 Оценка состояния опор (тросостойки, траверсы,стойки, оттяжки,фундаменты):изгибы,поломки, некомплектность Видеозапись, цифровое фото

3 Состояние проводов и контактных соединений: • общий вид, геометрия положения; • локальные перегревы проводов и шлейфов в местах контактных соединений; • негабарит шлейфов, местные истирания, нарушения верхнего повива, места перекрытия «» Инфракрасная термография Регистрация ЭМИР

4 Оценка состояния арматуры: перекосы и поломки распорок, гасителей вибрации, экранов, зажимов, лодочек и др. Видеозапись, цифровое фото РегистрацияЭМИР

5 Оценка состояния изоляции: • количество и места расположения нулевых изоляторов, расцепления; • степень загрязнения, места перекрытия Видеозапись, цифровое фото РегистрацияЭМИР

6 Оценка состояния тросов и тросовой изоляции: нарушения повивов, негабаритные размеры искровых промежутков на тросовых гирляндах Видеозапись, цифровое фото РегистрацияЭМИР

Таблица 3

Состав бортового оборудования комплексов ЛТ-02 и ЛТ-03

№№ Наименование и выполняемая функция Рекомендуемый тип

блока, субблока ЛТ-02 ЛТ-03

1 Многоканальный блок регистрации ЭМИР + +

1.1 Пиковый детектор импульсного Е-поля + +

1.2 Интегратор 50 Гц импульсного Е-поля + +

1.3 Интегратор 300 Гц импульсного Е-поля + +

1.4 Интегратор 50 Гц переменного Е-поля + +

1.5 Пиковый детектор импульсного ->Н-поля + +

1.6 Интегратор 50 Гц импульсного ->Н-поля + +

1.7 Пиковый детектор импульсного ТН-поля + +

1.8 Интегратор 50 Гц импульсного ТН-поля + +

1.9 Матричная плата: коммутатор,АЦП,буфер, др. + +

2 Портативный персональный компьютер PC «ROVER HAMMER»

3 Тепловизор Сабун-В Inframetrics

4 Видеокамера SONY DCR-VX 1000E ADAR и IC-100

5 Цифровая камера KodakDC120 Olympus С

б Регистрирующая фотокамера РФК-5 - +

7 Мобильная система радиомониторинга МБ-8002 для анализа спектра ЭМИР - +

8 Цифровой осциллограф Тейошх - +

9 Периферийное оборудование

9.1 Навигационная система АНК ГФ ПРИН + +

9.2 1 антенна Е-поля, две антенны Н-поля + +

9.3 Датчики давления, температуры и влажности - +

9.4 Самолетное переговорное устройство СПУ-7, комплект ларингофонов, микрофонов + +

9.5 Адаптеры для питания от бортовой сети + +

В состав вспомогательного оборудования, предназначенного для наземных проверок и измерений должны входить электронно-оптический дефектоскоп «Филин-6», лазерный дальномер, ультразвуковой дальномер Suparule SY 300 EV, приемник GPS Pathfinder Pro XR (для субметрового определения координат); прочее, в соответствии с «Методическими указаниями по оценке технического состояния воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ».

В составе программного обеспечения должны быть управляющая программа «LineTest» и программа обработки результатов измерений ЭМИР «Obrez» оригинальной разработки, а также стандартные программы обработки экспериментальных данных.

В работе представлены требования к характеристикам субблоков многоканального блока регистрации МБР: частотному диапазону измерений, крутизне среза амплитудно-частотных характеристик, величинам входных сопротивлений, типу измеряемых сигналов, их амплитуде и полярности, общему и динамическому диапазону, погрешности измерения амплитуды (основной - и дополнительной), частоте регистрации единичных импульсов ЭМИР или частоте обновления информации. Сформированы требования по условиям эксплуатации и стойкости к внешним воздействиям. С учетом специфики задач и условий эксплуатации выработаны требования к покупным комплектующим приборам и устройствам: тепловизору, видео- и цифровой камерам.

Стендовые калибровки, наземные и летные испытания потвердили, в целом, работоспособность аппаратуры ЛТ-02. Вместе с тем, имели место отдельные отказы, потребовались некоторые регулировки и модернизации схем. Выявилась необходимость расширения числа каналов для повышения достоверности измерения и идентификации вида дефекта по характерным соотношениям величин сигналов в разных каналах.

Кроме многоканального блока регистрации ЭМИР в составе комплекса ЛТ-02 опробовался тепловизор «Сабун», аппаратура видео- и цифровой записи изображений контролируемых ВЛ, навигационный комплекс АНК ГФ ПРИН.

Как сложное оптико-электрическое устройство тепловизор «Сабун» обладает рядом характерных достоинств (высокая надежность, большой диапазон

15

рабочих температур, наличие микрокриогенной системы, высокая чувствительность, высокая частота смены кадров) и недостатков (неоптимальный спектральный диапазон, большие габариты и вес, большая потребляемая мощность, высокое значение пускового тока, повышенный шум ).

Разработанное по заданию автора программное обеспечение для обработки видеозаписи теплограмм предусматривало два основных действия: удаление шумов ИК-фотоприемника и «расцвечивание» записанного на видеопленку и переданного в компьютер теплового изображения объекта, т.е. присвоение некоторой цветовой принадлежности тому или иному из восьми оттенков черно-белого изображения. Результаты испытаний тепловизора «Сабун-В» потвердили высокую чувствительность тепловизора при регистрации локальных перегревов оборудования с больших расстояний.

Всего, начиная с пробных полетов в 1995 г., были опробованы 5 типов видеокамер с различными форматами записи: VHS (HITACHI VM-3300A), VHS-C (PANASONIC HV-A3E), S-VHS (PANASONIC NV-MS4), Ш-8 (SONY CCD-TR3300E) и цифровой (SONY DCR-PC7E). Наилучшее качество изображения дали две последние модели, благодаря оптическому стабилизатору изображения.

Для увеличения пространственной разрешающей способности потребуется отдельные фрагменты съемки дублировать цифровыми камерами. В полетах были опробованы ряд камер, лучшей из которых оказалась модель DC 120 фирмы Kodak с разрешающей способностью 1280x960 (1,2 млн) пиксел. Однако скоро следует ожидать появления на рынке недорогих камер, разрешающая способность которых составит от 4 (лучшие профессиональные фотоизображения) до 20 млн пиксел! При этом скорость записи кадров в память снизится в 6-9 раз и станет приемлемой для съемки каждой опоры ВЛ.

Для привязки текущих координат вертолета, несущего на борту комплект диагностической аппаратуры к местности и инспектируемой ВЛ перспективны современные бортовые навигационные системы, относящиеся к семейству GPS Одной из лучших отечественных разработок подобной аппаратуры является навигационный комплекс аэрогеофизических работ АНК-ГФ. Особенно

эффективна работа с комплексом АНК-ГФ в сочетании с радиолокационной

информацией о трассе BJI, нанесенной на электронную карту местности системы

«MAP INFO». В процессе аэроинспекции комплексом обеспечивается:

• графическое представление на экране компьютера съемочных профилей, путевых точек траектории полета;

• отображение на экране с частотой 1 Гц или по команде с регистратора навигационной информации, включая широту, долготу, высоту, время, скорость, путевой угол, направление на путевую точку, боковое отклонение от BJT (вывод на стрелочный индикатор и на ЛТ-02), расстояние до конца съемочного профиля;

• возможность оперативного изменения направления прохождения трассы BJI;

• регистрация протокола ведения работ, включая траектории полета, все индицируемые навигационные параметры и время;

• послеполетный анализ, возможность просмотра в графическом виде траектории полета совместно с навигационной информацией, возможность дифференциальной обработки накопленных с целью повышения точности (до 10 м) навигационных измерений.

В ходе летных испытаний отработаны основные методические приемы

аэродиагностики.

Определены следующие требования к режиму полета'.

• Высота полета, в зависимости от высоты опор ВЛ, от 40 до 60 метров;

• Движение вдоль оси ВЛ, либо сбоку от нее при использовани открытой двери для видеосъемки или термографии, но не далее 20-40 метров от крайней фазы;

• Скорость полета выбирается в диапазоне 0.9-1.1 от крейсерской, т.е. 110-130 км/ч для вертолета МИ-8 и 80-90 км/ч дляМИ-2, 135-165 км/ч для АН-2;

• Повторные пролеты участков ВЛ или зависание рекомендуется производить при обнаружении максимальных уровней ВЧ-сигналов с целью подтверждения результата измерения и визуального поиска возможного дефекта - источника ЭМИ, с видеозаписью данного участка ВЛ; при значительных отклонениях вертолета от трассы ВЛ на поворотах.

Общая продолжительность полета определяется временем подлета и уход трассы BJI и рабочим отрезком времени, которое можно рассчитать, исходя общей длины BJI или ее участка, намеченного для инспекции. Для исключе1 переутомления и ошибок операторов рекомендуется в течении одного пол инспектировать не более 1000 пролетов (опор) В Л.

Метеоусловия. Рекомендуется производить полеты в дневное время i отсутствии осадков и порывистого ветра. Для равномерного освещения трассь самой ВЛ (без резких теней и бликов) предпочтительна пасмурная пого Температура и давление воздуха не регламентируются, однако при интерпретаи результатов должны учитываться. Не рекомендуется производить инспекц при изморози и резкой смене температуры воздуха.

Определена оптимальная методика видеосъемки. Лучшие места съем) открытая дверь и люки (вертолет), открытая форточка в кабине пилотов (само; АН-2). Лучшее положение относительно солнца: ось визирования должна быть ' солнца" и под углом к нему. В этом случае обеспечивается наилучший контр* изображения проводов, изоляторов и других элементов ВЛ относительно фо подстилающей поверхности. Наилучший угол съемки- упреждающий, порядка 31 50 градусов к оси линии. Фокусное расстояние входного объектива необходш выставлять с небольшим увеличением; предпочтительным режимом фокусиров является фиксированная установка в положение «со». Участки ВЛ, требующ более детального осмотра, особенно анкерные и анкерно-угловые опоры, мес транспозиций тросов и другие, следует снимать в ускоренном режиме (High spe shutter). Бели применять последующую компьютерную обработку видеокадров, ■ можно улучшить в некоторой степени качество изображения с помощью подстро яркости, контрастности, перевода в негативный или черно-белый вид и т. Преобразование телевизионного стандарта в параллельный цифровой код мож! производить стандартными устройствами, например, типа "Videoshot".

Выявленные недостатки и осложнения видеосъемки состоят в следующа Вибрация воздушного судна безусловно снижает разрешающую способное! однако применение специальных виброгасящих креплений и камеры с устройство

<Steady Shot» позволяют улучшить качество изображения. При маневрировании )ертолета на поворотах трассы BJI возможны пропуски в съемке отдельных опор ЗЛ. Для легализации съемки требуется утомительное согласование с военными ¡едомствами.

Сформированы предварительные критерии дефектоскопии BJI по :арактеристикам электромагнитного излучения разрядных процессов.

Таблица 4

Идентификация дефектов BJI по характеристикам ЭМИР

)ид дефекта инспектируемой ВЛ Характерные признаки на диаграмме

Дефекты отсутствуют Слабые (до 20%) и регулярные по пролетам ВЛ изменения уровня сигналов во всех каналах, соответствующие высоте подвеса проводов в пролете и на опорах

Дефекты внутрифазовых распорок Превышение в 2 и более раз над средним уровнем здоровых участков сигнала в канале «300 Гц» при слабом изменении других сигналов

Ослабленная изоляция: нули, загрязнения, набросы Места перекрытия Повреждения верхнего повива [роводов Превышение в 2 и более раз над средним уровнем здоровых участков сигнала в каналах «300 Гц» и «Пик.дет» при слабом изменении сигналов в канале «МА»

1робои защитных искровых [ромежутков тросововой изоляции в-за негабаритных размеров :скровых промежутков Превышение в 2 и более раз над средним уровнем здоровых участков сигнала в каналах «МА» и «Пик.дет» при слабом изменении сигналов в канале «300 Гц»

Перекос, дефекты экранов Дефекты зажимов, лодочек Превышение в 2 и более раз над средним уровнем здоровых участков сигнала в канале «Пик.дет» при слабом изменении сигналов в каналах «300 Гц» и «МА»

Наличие части определенных «с воздуха» дефектов на обследованных В] потверждена видеосъемкой и наземными ночными осмотрами с помощи дефектоскопа «Коршун». Типичная гистограмма интенсивности ЭМИГ зарегистрирированной при аэроинспекции В Л 500 кВ «Опытная-Белый Раст представлена на рис.2. Курсор на диаграмме установлен на замере ЭМИР с группы распорок с несколькими дефектами. То же место на обратном пут отмечено стрелкой.

ск>г 50№

и=5080

с!а1 ЗООНе

и=5080

рас. <1в1

и=2540

Ьа

.тМЛЫЬ

Рис.2

Окончательный анализ производится в наземных условиях.

» Производится нормирование измеренных уровней ЭМИР к одному расстои от вертолета до проводов ВЛ. Расстояние в любой заданный момент врем восстанавливается из замеров напряженности поля промышленной частоть привлечением видеозаписи полета.

» Производится выделение замеров с отличающимися от средних уровней сига в 2 и более раз. Особо отмечаются замеры, в которых повышенная интенсивн

20

а

******** "****%%

ЭМИР была зафиксирована в обоих направлениях полета. По таблице 4 уточняется возможный вид дефекта.

• По звуковым меткам регистратора и отметкам времени на видеозаписи идентифицируются участки ВЛ, на которых зарегистрированы ЭМИ характерные для того или иного дефекта. Производится тщательный анализ изображения.

> Если вид дефекта на видео- и цифровой записи не определяется, то принимается решение о необходимости подробного осмотра данного участка ВЛ.

■ Производится анализ видеозаписи для определения общего состояния трассы ВЛ, количества нулевых изоляторов в подвесках, ремонтных муфт, распорок, визирования провода, дефектов опор, наличия всех уголков на них и т.д.

> Производится анализ видеозаписи теплограмм проводов и шлейфов. 1 Оформляется протокол аэроинспекции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Одним из перспективных направлений в кардинальном обновлении методов :онтроля состояния ВЛ является создание «летающей диагностической [аборатории». Методика диагностики ВЛ, предложенная автором, базируется на югистрации локального уровня интенсивности электромагнитного излучения 1азрядных процессов. Предполагается, что интенсивность коронных и юверхностных разрядов при различного рода дефектах на проводах, арматуре и [золяции ВЛ превышает таковую при нормальном состоянии данных элементов Ш. Локальные нагревы проводов, шлейфов и контактных соединений обнаруживаются средствами инфракрасной термографии. Контроль других инструктивных элементов ВЛ, не находящихся под напряжением, предложено доводить с помощью средств видеозаписи и цифрового фотографирования.

В результате экспериментальных исследований пространственно-временных и нергетических характеристик разрядных процессов на элементах ВЛ определены [еобходимые чувствительность и частотный диапазон устройств регистрации »МИР, разработан и изготовлен экспериментальный образец регистратора ЛТ-02. 'егистратор состоит из антенных устройств, многоканального блока регистрации и

персонального компьютера. Стендовые калибровки, наземные и летные испьгш потвердшш работоспособность аппаратуры ЛТ-02.

Отработаны основные методические приемы аэродиагности Сформированы предварительные критерии дефектоскопии ВЛ по характеристи] электромагнитного излучения разрядных процессов. На основе полученного ora были сформированы общие требования к задачам аэродиагностики и ochobi технические требования к опытному образцу аппаратуры.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

1. Дикой В.П., Васильчиков А.И., Коробков Н.М. и др. Технологическо медико-биологическое обеспечение выполнения работ под напряжением на 1150 кВ /В сб. докладов заседания рабочей группы СИГРЭ/ИК-38-04. - Кокчс 1989.- М.: Энергоатомиздат.-1989.-С. 123-127.

2. Васильчиков А.И., Дикой В.П., Коробков Н.М. и др. Эффективно ремонтных работ под напряжением на линиях системообразующей с //Элеклричество.- 1992.- № 5.-С. 57-58.

3. Дикой В.П., Корягин Ю.М., Лаврентьев В.М. и др. Организа эксплуатации электропередачи 1150 кВ / В сб. статей «Электропередачи 1150 к Под ред. Г.А.. Илларионова, B.C. Ляшенко. "Электропередачи 1150 кВ", кн.2. -Энергоатомиздат, 1992. - С. 246-271.

4. Bogdanov O.V., Ovsyannikov A.G., Dikoy V.P. and oth. Dielectric strengtl external insulation and air gaps under live working on EHV and UHV transmission 1 //35th CIGRE Session. Paris, 1994, paper 33-303.

5. Ovsyannikov A.G., Dikoy V.P. The optronic flaw detection of high vol external insulation// 37th CIGRE Session. Paris.- 1998.- Paper 22-204.

6. Дикой В.П. , Овсянников А.Г. Методы электромагнитной аэроинспек воздушных линий электропередачи //Электрические станции.-1998.-№ II печати).

7. Дикой В.П., Лаврентьев В.М., Федосенко Р.Я. Техническое состояни надежность ВЛ 500 кВ ввода 1954-1960 г. //Электрические станции.- 199Í печати). /у



Новосибирский Государственный Технический Университет

На правах рукописи

ДИКОЙ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ

РАЗРАБОТКА АППАРАТУРЫ И МЕТОДИКИ АЭРОИНСПЕКЦИЙ ВЛ СВН

Специальность 05.14.12 - Техника высоких напряжений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель, канд.техн.наук., с.н.с. А. Г. Овсянников

Новосибирск - 1998

Стр.

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................. 4

1. ОБЗОР ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ВЛ

1.1. Анализ отказов В Л..................................................................................... 9

1.2. Регламентированные методы профилактического контроля ВЛ............. 11

1.3. Нетрадиционные способы диагностики состояния В Л........................ 13

1.4. Методы обнаружения мест перекрытия изоляции................................ 25

1.5. Постановка задач исследований и разработки.......................................... 26

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРЯДНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ПРОВОДАХ И ИЗОЛЯЦИИ ВЛ

2.1. Пространственно-временные и энергетические характеристики......... 29

2.2. Особенности формирования импульсов электромагнитного излучения................................................................................................... 43

2.3. Экспериментальные исследования характеристик электромагнитного излучения разрядных процессов на ВЛ.................................................... 55

2.4. Выводы....................................................................................................... 73

3. РАЗРАБОТКА АППАРАТУРЫ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЛОКАЛЬНОГО УРОВНЯ РАДИОПОМЕХ ОТ ДЕФЕКТОВ ВЛ

3.1. Разработка функциональной и принципиальной схем

регистратора ЛТ-02....................................................................................77

3.2. Разработка программного обеспечения........................................................................................................82

3.3. Результаты градуировки, стендовых и наземных полевых

испытаний регистратора "ЛТ-02"......................................................................................................85

3.4. Летные испытания комплекса аппаратуры ЛТ-02........................................................................91

3.5. Выводы................................................................................................................................................................................................................110

4. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ И МЕТОДИКИ АЭРОИНСПЕКЦИЙ ВЛ

4.1.Общие требования к комплексу................................................................................................................................112

4.2. Выбор, опробование и доработка отдельных комплектующих устройств..........................................................................................................................114

4.1.1. Тепловизионная система ТА «САБУН -В».........................................114

4.1.2. Системы записи и обработки визуальной информации................................116

4.1.3. Навигационная система............................................................................................................................................128

4.3. Особенности размещения и эксплуатации аппаратуры на

борту вертолёта и самолета..............................................................................................................................................132

4.4. Рекомендации по режимам полета при аэроинспекциях................................................136

4.5. Анализ результатов и выборочная проверка наличия выявленных в полете дефектов В Л......................................................................................................................................................................138

4.6. Выводы............................................................................................................................................................................................................139

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................................................................................................................140

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ............................................................................144

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Принципиальные схемы и технические данные

аппаратуры. Результаты испытаний................................................................152

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Описание программ записи и обработки информации. 180

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Общие технические требования к аппаратуре для 191

аэроинспекционной диагностики состояния ВЛ..............

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Акты внедрения разработок по теме диссертации....................196

ВВЕДЕНИЕ

Воздушные линии электропередачи (BJT) классов напряжения 110 кВ и выше являются основными в системах электронного транспорта энергии. Повышение надежности их эксплуатации является актуальной задачей, потому что около половины от общей доли всех отказов энергетического оборудования приходится на линейную часть. Для выполнения этой задачи используется система технического обслуживания, включающие очередные и внеочередные осмотры, профилактические проверки и измерения.

Большой вклад в становление системы обслуживания и контроля BJI внесли коллективы ОРГРЭС, НИИПТ, ВНИИЭ, СибНИИЭ и ряда других организаций, а также ведущие специалисты: Никитин O.A., Тиходеев H.H., Федосенко Р.Я., Лаврентьев В.М., Слоев В.В., Бажанов С.А., Барг И.Г., Коробков Н.М. и др.

Службами линий АО-энерго и межсистемных электросетей затрачиваются большие усилия для своевременного выявления и устранения дефектов, ремонта и послеаварийного восстановления на ВЛ. Однако ряд методов профилактического контроля обладает значительной трудоёмкостью, недостаточной метрологической надежностью результатов и, в целом, может быть признан морально устаревшим. Огромные протяжённости ВЛ, каждая из которых, в свою очередь, состоит из огромного количества элементов, обуславливает необходимость повышения надежности каждого элемента и повышения эффективности предупредительных мероприятий особенно сейчас при значительном физическом износе оборудования, усиливающихся техногенных воздействиях и вандализме.

Появившиеся в последние годы новые технологии, и, прежде всего, тепловизионный контроль контактных соединений проводов, являются хорошим примером в модернизации всей системы обслуживания ВЛ, но не исчерпывают проблемы, т.к. многие виды дефектов требуют иных методов контроля: новых или существующих, но усовершенствованных по производительности, безопасности и метрологической точности.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является разработка аппаратуры и методик диагностики состояния ВЛ при их аэроинспекциях. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи.

1. Проанализировать отказы ВЛ и определить наиболее характерные из них. Выявить достоинства и недостатки рекомендуемых нормативными документами методов профилактического контроля и нетрадиционных способов диагностики ВЛ; определить наиболее перспективные из них для аэроинспекций ВЛ

2. Провести экспериментальные и теоретические исследования характеристик разрядных процессов на элементах ВЛ. Обосновать возможность выявления ряда дефектов проводов, арматуры и изоляции ВЛ по интенсивности и другим характеристикам коронных разрядов (КР) и частичных разрядов на поверхности изоляционных конструкций (ПЧР).

3. Выполнить научную и опытно-конструкторскую разработку комплекса аппаратуры бортового базирования для электромагнитной диагностики состояния ВЛ. Разработать программное обеспечение для вновь разрабатываемой аппаратуры.

4. Произвести опробоование и сделать выбор лучших систем отечественной и зарубежной техники для видео- и цифрового документирования визуальной информации при аэроинспекциях.

5. Провести стендовые, наземные и лётные испытания комплекса и отработать элементы методики работы с ним.

6. Разработать основные технические требования к опытным образцам комплексов аппаратуры для аэроинспекции ВЛ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ И ОСНОВНЫХ ЕЁ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Получены новые детальные данные по характеристикам КР и ПЧР. Определены особенности электромагнитного излучения разрядных процессов (ЭМИР). Сформулированы основные технические требования к многоканальной системе регистрации ЭМИР и другим блокам комплекса аппаратуры бортового базирования для диагностики ВЛ при аэроинспекциях. Разработаны алгоритмы и

программное обеспечение для аппаратуры. Разработаны и опробованы основы методики аэроинспекции с измерением локального уровня ЭМИР. Предложены критерии обнаружения дефектов ВЛ по характеристикам ЭМИР. Зарестрированы и описаны многочисленные виды помех, разработаны способы защиты от них.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ

1. Результаты экспериментальных исследований пространственно-временных, и энергетических характеристик КР и ПЧР.

2. Технические требования и результаты научно-технической разработки комплекса аппаратуры для диагностики ВЛ при аэроинспекциях.

3. Результаты наземных и летных испытаний экспериментального образца комплекса.

4. Основы методики аэроинспекционной диагностики состояния ВЛ.

ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ обеспечивалась проведением испытаний и измерений на аттестованном оборудовании высоковольтного испытательного комплеса СибНИИЭ и летно-исследовательской базы СибНИИА. Испытания и измерения проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 1516.2-76, 10390-86, 15150-69, "Наставления по производству полётов в гражданской авиации" и других нормативных документов. Кроме того, при оценках чувствительности, помехозащищенности и метрологической точности измерений допущения и упрощения в расчетах и обработке результатов были выполнены в сторону обеспечения запаса по отношению к нежелательным следствиям возможных ошибок.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Создан экспериментальный образец комплекса аппаратуры ЛТ-02 (линейный тестер или "ЫКЕТЕЗТ") для аэроинспекций ВЛ. Комплекс состоит из блока регистрации ЭМИР, тепловизионной и спутниковой навигационной систем, видео- и цифровых камер. Комплекс адаптирован к условиям

функционирования на борту летательных аппаратов, вертолета МИ-8 и самолета АН-2, сопряжен по каналам связи и программному обеспечению с системами для навигационной топографии, регистрации и документирования визуальной информации. Произведено опробование и выбор указанных систем. Решены вопросы, размещения и монтажа аппаратуры на борту. Даны рекомендации по режимам полета, видеосъемки и цифровой фотографии при аэроинспекциях. Отработаны основные методические приемы диагностики ВЛ при аэроинспекциях.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

Разработанный комплекс аппаратуры ЛТ-02 использовался для диагностики состояния ВЛ 500 кВ в ОАО "Новосибирскэнерго" и ВЛ 330, 500 и 750 кВ в МЭС "Центрэнерго".

ОБЪЕМ И КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Диссертационная работа изложена на 150 страницах машинописного текста, иллюстрируется 49 рисунками и 15 таблицами. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 86 наименований и четырех приложений.

Первый раздел посвящен анализу отказов ВЛ и методов их профилактического контроля. В результате анализа выявлены недостатки регламентированных методов контроля, нерешенные вопросы в создании новых методов, поставлены цели и задачи работы.

Во втором разделе представлены результаты детальных исследований пространственно-временных и энергетических характеристик разрядных процессов на проводах и изоляторах ВЛ. Проведен анализ особенностей формирования ЭМИР в системе проводов ВЛ и окружающем пространстве. Описаны виды помех и полезных сигналов ЭМИР, зарегистрированных при вертолётной инспекции ВЛ 500 кВ осциллографическим способом. На основе этих исследований конкретизированы задачи разработки регистрирующей аппаратуры.

В третьей главе описана разработка аппаратуры для многоканальной регистрации локального уровня радиопомех, возникающих в данном месте ВЛ, в том числе помех повышенной интенсивности от КР и ПЧР на дефектных участках проводов, арматуры и изоляции. Проведен выбор антенных устройств, предложены способы защиты от внешних радиопомех, в том числе, создаваемых летательным аппаратом и его бортовой аппаратурой связи. Выполнена разработка функциональной и принципиальной схем аппаратуры для регистрации ЭМИР, алгоритма и программного обеспечения. Представлены результаты стендовых, наземных полевых и летных испытаний экспериментального образца комплекса ЛТ-02.

В четвертой главе рассмотрены вопросы комплектации бортового комплекса аппаратуры для аэроинспекционной диагностики ВЛ. Кроме блока регистрации ЭМИР оригинальной разработки в комплекс введены системы спутниковой навигации, видеозаписи и тепловизор "Сабун", рассмотрены вопросы сопряжения и синхронизации, размещения, монтажа и эксплуатации аппаратуры на борту вертолета. Даны рекомендации по режимам полета и методике видеосъемки при аэроинспекциях.

В заключении резюмируются основные выводы по результатам работы.

В приложениях представлены принципиальные схемы и технические данные блоков аппаратуры, входящих в состав комплекса, описания программ, основные технические требования к комплексу аппаратуры для аэроинспекционной диагностики состояния ВЛ и документы, отражающие степень и широту внедрения результатов работы.

1. ОБЗОР ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ВЛ.

1.1.Анализ отказов ВЛ.

Протяженные ВЛ имеют огромное количество элементов, каждый из которых обладает своими показателями надежности. Например, вероятность электрического отказа стеклянных изоляторов, т.е. разрушения стекло детали, составляет КГ1 1/год. Это означает, что из каждого миллиона изоляторов, установленных на линиях изоляторов, в год разрушается около тысячи изоляторов, что приводит к снижению уровня изоляции. Десятки тысяч контактных соединений проводов, шлейфов и других токоведущих элементов со временем подвергаются коррозии и механическому износу, что приводит к увеличению переходного сопротивления, выделению тепла, а в отдельных случаях к перегоранию и падению проводов. Вследствие вибрации и пляски проводов происходят периодические поломки внутрифазовых распорок расщепленных проводов, поломки гасителей вибрации, истирание проводов в лодочках и кулачках распорок. Более серьезным и медленно протекающим процессом, приводящим, однако, к более тяжелым аварийным ситуациям, связанным с падением опор, является коррозия фундаментов, анкерных узлов крепления оттяжек (и-образных анкерных болтов, петель анкерных плит) и др. Наконец, известны многие другие причины возникновения аварийных ситуаций: нарушение габаритов из-за несвоевременной расчистки трассы ВЛ, возникновение пожаров, затопления, несанкционированные застройки, расстрел изоляторов, демонтаж уголков опор и другие причины.

Рассмотрим, в качестве конкретной иллюстрации сказанного, данные по состоянию межсистемных и системообразующих сетей, находящихся в МЭС Центра. Выбор данного объединения в качестве примера продиктован, во-первых, тем, что оно имеет наилучшие показатели надежности в РАО «ЕЭС России», и, во-вторых, тем, что автор данной работы хорошо знаком с положением сетей, поскольку является одним из руководителей предприятия.

В составе МЭС находится свыше 12 тыс.км межсистемных воздушных линий электропередач и 38 трансформаторных подстанций напряжением 330-750 кВ, а также около 71 тыс.км системообразующих В Л и 1612 подстанций с напряжением 110-220 кВ и большое количество распределительных сетей.

Интегрирующий показатель степени изношенности основных производственных фондов межсистемных сетей 330-750 кВ составляет 34 %. В 1996 г. в межсистемных сетях произошло 3 технологических отказа, в том числе 2 по вине персонала, и 70 функциональных отказов (18-по вине персонала). Аварий не было. На основании оценки надежности по системе, принятой МЭС Центра, можно увидеть, что надежность работы межсистемных сетей в 1996 г., в целом по сравнению со средними показателями предшествующего 10-летнего периода, несколько снизилась. Из всех нарушений в работе межсистемных сетей на оборудование подстанций падает 36,2 %, на ВЛ- 41,7 %, на устройства РЗА- 13,8 % и на ошибки оперативного персонала- 8,3 %.

Пиком аварийности является период массовых ремонтов оборудования и профилактических проверок устройств РЗА : с мая по октябрь происходит около 70% от общегодового числа нарушений.

Как следует из анализа причин отключений ВЛ 330-750 кВ в 1996 г. основная доля отключений падает на возгорания и пожары на трассах ВЛ-22 %, замыкания на падающие деревья и кустарник-12 %, грозовые отключения-16 %, вмешательство посторонних лиц-9 %, прочие причины-16 %, мест повреждений не найдено-25 %.

За последние 5 лет аварийных отключений ВЛ 500-750 кВ с падением опор было 6 случаев. Причины: вина строителей-1, превышение скорости ветра над расчетной-2, снятие уголков с опоры-1, наезд на опору тракторов сторонних организаций-2 случая. Особую тревогу вызывает вандализм злоумышленников. Кроме расстрела стеклянных изоляторов, что было и раньше, добавился демонтаж с опор действующих ВЛ металлических уголков. Это резко ослабляет механическую прочность опор, и может приводить к серьезным авариям с массовым падением опор при несвоевременном обнаружении следствий вандализма.

На многих линиях 330-500 кВ пришел в негодность от коррозии стальной грозотрос. Темп работ по его замене недостаточен: меняется 350 км в год, а предстоит заменить 3000 км. Из-за неудовлетворительного �