Роботизированный комплекс для диагностики высоковольтных воздушных линий электропередач "Канатоход"

Область знаний: «Информатика, Математика, Физика»

Тематика Энергопрорыв 2014: «Средства и механизмы управления активами и оборудования в системе управления жизненным циклом актива»

Социальная активность: 87

Команда + Вступить в команду

Описание

Средство для автоматизированной диагностики ВЛ «Канатоход» – контролирует ВЛ используя множество измерительных приборов. Комплекс состоит из беспилотного вертолета и тележки. Вертолет используется для установки и снятия тележки. Тележка перемещается по грозотросу ВЛ. Канатоход сканирует трассу, строит карту, выявляет дефекты, записывает и передает данные.

Командой проекта был разработан и создан прототип устройства, обеспечивающий простую технологию установки, устойчивую стыковку с ВЛ, надежное движение вдоль ВЛ, удобное снятие установки и возвращение на базу. Прототип прошел 5 лабораторных испытаний (посадка на грозотрос, движение по грозотросу с нужной скоростью, взлет с троса), а также испытания на ВЛ 110, 220 и 500 кВ, где осуществлял видеосъемку ЛЭП.

В дополнительных материалах к заявке представлены протоколы испытаний устройства, видеозаписи испытаний, а также презентация проекта.

Командой подана заявка на российский и зарубежный патенты.

В данный момент проектная группа начинает второй этап разработки, а именно создание диагностического модуля. В рамках этого этапа предполагается повысить грузоподъемность комплекса, а также установить прибор для диагностики грозозащитного троса ИНТРОС, камеру высокого разрешения, лазерный сканер для построения 3д-карты трассы прохождения ВЛ.

Комментарии

Danil Kusmaev

Да проект действительно инновационный

Ответить +3 15 сентября 2014 в 11:43
Ответить +2 15 сентября 2014 в 14:18
Ответить +3 15 сентября 2014 в 14:22
Ответить +2 15 сентября 2014 в 21:00
Дмитрий Титов

))) Здравствуйте. Интересная идея. Уважаемые коллеги, вы с одного ВУЗа? Подскажите, какие измерительные приборы используются на канатоходе (презентация не открылась у меня)? Каков системный эффект от внедрения?

Александр Лемех

Добрый день, Дмитрий.
Спасибо за вопрос.
1. Большинство из нас учится, закончил или работает в Уральском федеральном университете в разных его институтах: Механико-машиностроительном, Уральском энергетическом, Радиотехническом, Институте математики и компьютерных наук, Институте государственного управления и предпринимательства, Высшей школе экономики и менеджмента, Институте технологий открытого образования, Высшей инженерной школе. Несколько человек - дизайнеры, представляют Уральскую архитектурно-художественную академию; один человек - Вячеслав Третьяков, представляет университет Бонн-райн-зиг, Германия.
2. Выложили презентацию в pdf. Должна открываться везде.
3. Измерительные приборы Канатохода следует разбить на 2 типа: навигационные, измерительные, вспомогательные. А) Навигационные: датчик высоты, датчики полетного контроллера, компас, GPS-приемник. Б) Измерительные: термометр, датчик скорости ветра, 2 датчика видеопотока (для стыковки с грозотросом), магнитный сканер грозотроса ИНТРОС, видеокамера высокого разрешения, лазерный сканер, Магистральным электрическим сетям Урала (МЭС Урала) также требуется тепловизор и ультрафиолетовая камера (находятся в собственности МЭС Урала). В) Вспомогательные: уровень заряда батареи, электрическая нагрузка двигателей, энкодеры положения двигателей, ультразвуковой дальномер для дополнительной стабилизации.
4. Системные эффекты для энергосистемы в целом находятся в 3 зонах:
А. Технологический процесс выработки, транспортировки и потребления электроэнергии и мощности
Б. Взаимоотношения хозяйствующих субъектов в энергетике
В. Работа оптового рынка электроэнергии и мощности
А. Эффекты в части влияния на технологический процесс выработки и потребления электроэнергии и мощности заключаются в следующем:
1) повышение информированности электросетевой компании о состоянии электросетевого хозяйства и как следствие возможность более точного анализа рисков того или иного режима ВЛ, возможность прогнозирования и более точного определения границ возможности утяжеления режима как ВЛ, так и энергосистемы в целом;
2) повышение надежности и бесперебойности электроснабжения потребителей в части снижения рисков возникновения и развития системных аварий при выходе из строя системных и межсистемных ВЛ и сечений;
3) сокращение времени ликвидации последствий аварийных отключений ВЛ, нахождения места и причин отключения ВЛ, проведения экспертного анализа возможности продолжения работы ВЛ без проведения ремонтных работ;
4) инструмент получения дополнительной информации о ходе развития аварии.
Б. Эффекты в части улучшения взаимоотношения хозяйствующих субъектов в энергетике заключаются в следующем:
1) возникает технологическая основа для более точного (инструментального) и формализованного выстраивания отношений между филиалами электросетевых компаний уровня распределительных сетей, объединенных энергосистем, Федеральной сетевой компанией и Системным оператором в части обоснования принятия тех или иных технологических и экономических решений, в том числе в части обоснования инвестиционных программ;
2) возникает возможность создания более точной ГИС системы для энергосистемы в целом, на которую могут в дальнейшем быть наложены данные системы теплоснабжения, и, возможно, автомобильного и железнодорожного транспорта;
3) возникает возможность более точно готовить технические задания как на проведение технического и ремонтного обслуживания ВЛ подрядным способом, так и в части расчета объема расчистки просек, что позволит выстраивать более прозрачные взаимоотношения с подрядчиками.
В. Эффекты в части влияния на работу оптового рынка электроэнергии и мощности заключаются в следующем:
1) работа сетевой инфраструктуры оказывает непосредственное влияние на цену электрической энергии и мощности на оптовом рынке электроэнергии, как в секторе рынка на сутки вперед, балансирующего рынка, так и в части рынка двусторонних контрактов, влияя на цену сетевых ограничений конкретного узла электрической сети, проект дает возможность более точного учета состояния электросетевой инфраструктуры и прогнозирования возможных технологических рисков, возможностей эксплуатации отдельными субъектами рынка рыночной силы в зависимости от рыночной конъюнктуры.

Ответить +4 16 сентября 2014 в 06:37
Alexander Fomenko

Проект на миллиарды долларов! Надо быстрее внедрять!

Ответить +1 16 сентября 2014 в 00:48
Arkady Gilev

Кстати, клевое видео посадки на трос.

Ответить +2 16 сентября 2014 в 07:58
Roman Okulov

Крутой проект - он будет иметь далеко идущие последследствия

Ответить +2 16 сентября 2014 в 09:04
Игорь Архипов

Отличный проект!
Коллеги, прорабатывались ли Вами следующие вопросы:
1) Зарадка от эм. поля линии (решение вопросов по увеличению дальности и безопасности полета - "пересидеть ветер":)
2) Какую максимальную грузоподъемность могут обеспечить современные квадрокоптеры-канатоходы:) при выполнении условий безопасности

Александр Лемех

Добрый день, Игорь.
Спасибо за комментарий.
1. Если говорить о подзарядке - вспоминаю лекции профессора А.А. Алексеева в УрфУ по электроснабжению, где он говорил о порядка 140 способах получить энергию от ВЛ. Думаю, что удастся выбрать подходящий по массо-энергетическим характеристикам. Конечно, вопрос зарядки от ВЛ обязательно должен быть решен. Здесь пока концептуальные проработки. По нашему плану - это задача для этапа 4 - эргономика. Мы пока видим такие этапы:
1 Этап. Транспортное устройство: способ установки, снятия устройства и движение вдоль грозозащитного троса
2 Этап. Диагностический модуль: разработка конструкции и компоновка электронной части измерительного устройства
3 Этап. Автоматизированное управление: разработка функции автоматизированной установки и снятия устройства с грозотроса
4 Этап. Технология и эргономика: разработка технологии сканирования, подзарядка от ВЛ, проведение сертификации, дизайн, ввод в промышленную эксплуатацию
2. Максимальная грузоподъемность - это, в нашем понимании, инженерный вопрос - грузоподъемность может быть такая, какая нужна по техническому заданию. Каких-то конкретных пределов нет. Речь, как правило, идет об оптимизации в рамках ограничений: грузоподъемности-времени полета-цены. Наш действующий прототип рассчитан на 5 кг. Сегодня понятно, что нужно порядка 6,5-7 кг, если не брать реинжиниринг диагностических приборов (камера, тепловизор, уф-камера). Это реализуемо. На следующих этапах может быть поставлена задача реинжиниринга приборов - чтобы заточить диагностический модуль под конретные требования - в этом случае необходимая грузоподъемность снизится и вряд ли превысит 5 кг. Западные образцы очень массивные. Выполнение условий безопасности отчасти обеспечивается малыми габаритами - 1х1х0.5 метра, по ПУЭ и ПТБ такие объекты проходят по требованиям обеспечения безопасности на включенных ВЛ. В данный момент мы окончательно не определились насчет материала - алюминий или карбон. Оба материала имеют преимущества. В случае изготовления корпуса из карбона риск для ВЛ будет еще меньше, так как карбон - диэлектрик. Гражданская ответственность канатохода застрахована.
Спасибо.

Ответить +2 16 сентября 2014 в 14:04
Владимир Ращенко

Добрый день, коллеги! Интересно было бы в некоторой степени объединиться с вашим проектом (наш здесь), т.к. нам всё равно нужно будет разрабатывать устройство нанесения антиобледенительного покрытия на ЛЭП и способ размещения этого устройства на проводе.

Александр Лемех

Владимир, добрый день.
Считаем вопрос нанесения покрытия на провода интересным направлением для применения Канатохода. Готовы объединить усилия в разработке технологии нанесения смазки.
В данный момент Канатоход предназначен для движения по грозотросу и принципиально может наносить покрытие на грозотрос. Отдельно нужно обсуждать расход смазки и ее вес.
Что касается силовых проводов - Канатоход может быть доработан для движения по ним. Возникает вопрос о движении по расщепленным проводам в фазе. Это более сложная задача, но тоже решаемая. Таким образом, грозотрос можно обработать при минимальных доработках, силовой провод ВЛ до 220 кВ включительно (без расщепленной фазы) - нужны небольшие доработки, провода ВЛ свыше 220 кВ (с расщепленной фазой) - нужны существенные доработки.
Готовы к сотрудничеству. Первым шагом было бы подготовка технического задания (технических требований) с вашей стороны по параметрам устройства для нанесения покрытия - интересует расход смазки, технический регламент нанесения смазки на провод (трос), вес смазки, схема установки для нанесения смазки, включая данные по электропотреблению.
Лайкнул ваш проект.
Спасибо.

Ответить +2 17 сентября 2014 в 12:30
Владимир Ращенко

Александр, наше покрытие не является смазкой.
Мы готовы разработать оснастку для любой конфигурации ВЛ и проводов.
Переходить на этап технического задания и обсуждения ТУ мы сможем только после проявления активного интереса к нашему проекту со стороны электросетевых компаний.
Электроснабжение установки по нанесению покрытия планируем организовать от самого провода.

Ответить +1 22 сентября 2014 в 09:01
Александр Лемех

Владимир, добрый вечер.
Спасибо за ответ.
В любом случае, если есть, что можете сейчас сообщить - можете писать на почту alexandr.lemeh@gmail.com
Хорошего дня!

Ответить +1 22 сентября 2014 в 17:08
Сергей Шумахер

Доброе утро! Хотелось бы знать конкретный перечень операций в соответствии с "Объемом и нормами испытаний электрооборудования", которые может взять на себя комплекс. Могут ли выполняться операции по диагностике арматуры, изоляторов, контактных соединений на соединительных шлейфах на опорах ВЛ и прочее. что является наиболее уязвимым элементами на ВЛ и входят в состав регламентных работ при верховом осмотре. Правильно понимаю, что диагностика относится только к состоянию трасс, проводов и тросов? Если это так, то не совсем понятны конкурентные преимущества перед летательными аппаратами кроме может более точной диагностики за счет непосредственного контакта с проводом (тросом).

Александр Лемех

Сергей Анатольевич, добрый день. Направляю комментарий нашего эксперта: В.В. Савицкого, начальника службы ЛЭП МЭС Урала:
Перечень операций в соответствии с "Объемом и нормами испытаний электрооборудования", которые может взять на себя комплекс:
- Диагностика арматуры, фарфоровых изоляторов, контактных соединений в шлейфах предполагается. что будет выполнятся как визуально при помощи установленных видеокамер, так и при помощи дополнительно установленных (зависит от комплектации) приборов измеряющих как разность потенциалов, так и сопротивления участков проводов.
-Комплекс будет выполнять:
1.Ультрафиолетовый контроль
2.Инфракрасный контроль
3.Контроль стальных канатов дефектоскопом по принципу изменения распределения магнитного потока в результате потери сечения (при необходимости)
4.Визуальный контроль элементов ВЛ (арматуры, изоляторов, узлов крепления подвесок к опорам)
5.Лазерное сканирование пространства вокруг ВЛ (ширина просеки, высота поросли на трассе ВЛ, габариты проводов до земли и пересекаемых объектов с контролем состояния метеообстановки) с формированием отчётов в табличной форме и схем 3D
6.Осмотр ВЛ по заложенным в программу полёта координатам, в т.ч и в ночное время, с фотофиксацией синхронизированной со световспышками (при необходимости).
7.И другие инструментальные работы (всё зависит от парка существующих приборов контроля, комплектация комплекса зависит от потребностей заказчика. Для установки приборов, комплекс обладает множеством элементов крепления) .
Спасибо.

Ответить +3 4 октября 2014 в 12:00
Александр Лемех

Сергей Анатольевич, добрый день.
На совещании в МЭС Урала под председательством зам. генерального директора по развитию и оказанию услуг А.А. Тараненко, в августе 2013 года, когда наша команда докладывала о перспективных разработках для диагностики ВЛ, нам была поставлена задача: разработать устройство для контроля грозотроса, как самой актуальной задачи, стоящей перед линейной и диагностической службами. От этой задачи мы двигались. Для диагностики грозотроса применяется устройство ИНТРОС, осуществляющее магнитный контроль. Для его использования нужно физическое протаскивание троса через прибор. Поэтому канатоход перемещается по грозотросу. Среди летательных аппаратов не знаю аналогов, способных выполнить контроль грозотроса.
В дальнейшем, возникло понимание, что Канатоход может нести на себе комплекс измерительных приборов.
Могут выполняться операции диагностики арматуры, контактных соединений на соединительных шлейфах на опорах ВЛ, однако, пока ставилась задача только их визуального осмотра, без демонтажа (вынимания) силового провода и троса.
Отдельно обсуждался вопрос диагностики изоляторов - пока речь идет о ультрафиолетовом контроле для выявления пробоев и токов утечки. В перспективе возможно оснащением измерительными щупами, когда Канатоход последовательно обследует гирлянду изоляторов, это обсуждалось с МЭС Урала, но такая задача не ставилась.
Конкурентные преимущества, на мой взгляд, складываются из использования: а) всех достоинств летательных аппаратов, так как в Канатоход входит малый летательный аппарат, б) использование ВЛ, в качестве инфраструктуры для движения вдоль нее, как транспортной, по которой можно легко идти, так и энергетической, в) достоинств робототехники - возможность работать без выходных, отпусков, круглосуточно, планомерно и качественно, в точном соответствии с технологией и документальным подтверждением любой степени глубины и информативности.
В дальнейшем проект может быть дополнен задачами выполнения несложного ремонта и тех.обслуживания, например, нанесение покрытия на грозотрос и силовой провод, ослабление/затягивание болтовых соединений контактных соединений, виброгасителей.

Ответить +3 26 сентября 2014 в 12:02
Александр Лемех

Коллеги!
Запущен Интернет тест-драйв «Мехатроника и робототехника» (http://openedu.urfu.ru/courses/UrFU/i-testdrive_0…).
Предлагаем Сообществу и всем желающим включиться в доработку летающего робота.
За базу взят проект, победивший в "Энергопрорыв 2014" — роботизированный комплекс для диагностики высоковольтных воздушных линий электропередачи «Канатоход».
Видео о проекте: youtu.be/hywga1fVYOs
Предлагаем совместную разработку. Ставим актуальные задачи, над которыми трудятся разработчики — например, разработать алгоритм обработки данных лазерного сканера для построения 3д-карты или доработку алгоритма автономной стыковки летающего робота с грозотросом или силовым проводом линии электропередачи.
Вот ссылка на установочное видео: www.youtube.com/watch?v=cydZiMJpsDs
Прошу неравнодушных записаться на сайте openedu.urfu.ru/courses/UrFU/i-testdrive_01/2014/about,
Уверен, интересно будет не только школьникам.
Умные сети - от идеи до внедрения.
Роботы — это ваше будущее!

Ответить +1 16 января 2015 в 21:31
Василий Чумаков

Добрый день! Интересный проект, скажите пожалуйста на каком этапе сейчас находится проект? Что осталось разработать и куда сейчас двигаетесь?

Ответить 0 12 июля 2016 в 13:38
Александр Лемех

Антон, доброе утро.
Моя почта: alexandr.lemeh@gmail.com
Предлагаю поставить задачу, которую Вы хотите решить - готовы предложить решение.
Спасибо,
Александр Лемех

Ответить 0 12 августа 2016 в 09:40
Андрей Антонов

Проект бесперспективный, только для получения гранта. Внедрение его и через 10 лет не будет.

Ответить 0 15 августа в 06:33

Добавление комментария