RU2753811C1 - Способ и устройство бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для диагностики состояния высоковольтных линейных изоляторов высоковольтных воздушных линий электропередач. Сущность: способ бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач заключается в одновременной узконаправленной регистрации ИК и УКВ-излучений частичных разрядов, акустического излучения частичных разрядов, сигналы которых синхронизируются с фазой высокого напряжения промышленной сети. Дополнительно регистрируется фотовидеоизображение исследуемого линейного изолятора. Регистрация излучений частичных разрядов фазы высокого напряжения промышленной сети, фотовидеоизображений изолятора осуществляется датчиками регистрации, установленными на БПЛА. Периодические измерения излучений частичных разрядов для однотипных по классу напряжения изоляторов проводятся с одинакового расстояния. Регистрация излучений частичных разрядов проводится на таком расстоянии, что в апертуре датчиков регистрации сигналов частичных разрядов находится преимущественно поверхность исследуемого линейного изолятора. Информация, полученная датчиками регистрации излучений, датчиком фазы, а также информация с датчика расстояния и датчика фотовидеофиксации передается по каналу радиосвязи на наземный мобильный блок управления и обработки данных, располагающийся на безопасном расстоянии от ВЛЭП. Технический результат: возможность контроля линейных изоляторов ВЛЭП любых классов напряжений, возможность контроля линейных изоляторов ВЛЭП в условиях труднодоступной местности, снижение вредоносного воздействия электромагнитных полей высокой напряженности на обслуживающий персонал ВЛЭП, обеспечение высокой стабильности измерения характеристик частичных разрядов за счет фиксированного расстояния датчиков регистрации излучений частичных разрядов от источника частичных разрядов (изолятора). 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для диагностики состояния высоковольтных линейных изоляторов высоковольтных воздушных линий электропередач.

Технический результат предлагаемого способа заключается в улучшении отношения сигнал-шум, регистрируемых ИК и УКВ излучений частичных разрядов, в увеличении диапазона регистрируемых излучений частичных разрядов, в увеличении расстояния бесконтактного дистанционного способа контроля, в повышении безопасности контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов (далее изоляторов) воздушных линий электропередач (далее ВЛЭП), в повышении стабильности измерений излучений частичных разрядов, при проведении периодического контроля технического состояния изоляторов ВЛЭП по излучениям частичных разрядов, в увеличении диагностических возможностей контроля технического состояния изоляторов ВЛЭП любого класса напряжений, а так же ВЛЭП расположенных в труднодоступных местностях.

Сущность способа: малогабаритный беспилотный летательный аппарат с возможностью поддержания нулевых вертикальной и горизонтальной скоростей, т.е. с возможностью «зависания» в воздухе (далее БПЛА), оснащенный ультракоротковолновым (далее УКВ), инфракрасным (далее ИК) и акустическим датчиками регистрации излучений частичных разрядов (далее датчики регистрации излучений частичных разрядов), датчиком фотовидео фиксации, датчиком регистрации фазы высокого напряжения промышленной сети (далее датчик фазы напряжения), оснащенный датчиком расстояния, позиционируется в соответствии с линейными размерами изолятора и апертурами датчиков регистрации ИК и УКВ излучений частичных разрядов на таком расстоянии от изолятора, что в апертуре ИК и УКВ датчиков находится преимущественно поверхность исследуемого изолятора. После успешного позиционирования БПЛА, в пространстве относительно исследуемого изолятора, проводится одновременная регистрация УКВ, ИК, акустического излучений частичных и фаз напряжения промышленной сети высокого напряжения (далее фаз напряжения). С помощью датчика фото-видео фиксации проводится визуальный контроль технического состояния изолятора. Информация, полученная ИК датчиком, УКВ датчиком, акустическим датчиком, датчиком фазы, датчиком расстояния и датчика фотовидео фиксации передается по каналу радиосвязи на наземный мобильный блок управления и обработки данных.

Устройство относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач.

Известен способ бесконтактного и дистанционного контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных высоковольтных линий электропередачи (патент RU 2359280 C2), включающий пассивный прием электромагнитного излучения частичных разрядов в ультракоротковолновом диапазоне (97,8 МГц) направленной антенной.

Известен способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов (патент RU 2679759 C1), пассивный прием электромагнитного излучения частичных разрядов в ультракоротковолновом диапазоне (550 МГц) узконаправленной антенной.

Известен способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов (патент RU 2483315 C1), включающий пассивный прием электромагнитного и акустического излучений от частичных разрядов.

Особенностью указанных способов является то, что при проведении пассивного приема электромагнитного, акустического, инфракрасного излучений частичных разрядов блоки приема и обработки сигналов предлагается стационарно закреплять на некотором расстоянии от изолятора на земле вблизи опоры ВЛЭП.

Недостатком известных способов является расстояние от принимающей антенны до источника частичных разрядов (изолятора), которое составляет 10-15 метров. Подобные расстояния приемлемы для проведения контроля линейных изоляторов полимерных или керамических для воздушных линий электропередач класса напряжения не более 110 кВ, при этом находящихся в местностях проходимых для обслуживающего персонала или для специализированного автотранспорта.

Например, для металлической опоры ВЛЭП типа У35, П35, ПС35 расстояние от нижней траверсы до земли составляет от 10 до 19,5 метров для анкерно-углового типа У35 и от 11 до 15 метров для промежуточной опоры типа П35, ПС35. Расстояние от нижней траверсы до земли металлических опор ВЛЭП типа УС110, У110, ПС 110, П 110, рассчитанных на класс напряжения 110 кВ, варьируется от 10,5 до 24,5 метров для анкерно-углового типа УС 110, У 110, и от 15 до 23 метров для промежуточной опоры типа ПС 110, П 110. Переходные опоры типа ПС 110, П 110 по указанному параметру варьируются от 37,5 до 60 метров. Выше приведены расстояния от нижней траверсы металлической опоры ВЛЭП до земли, для различных промышленно выпускаемых моделей анкерно-угловых, промежуточных и переходных опор. Для классов напряжения 220 кВ, 330 кВ, 550 кВ расстояние от нижней траверсы металлической опоры ВЛЭП до земли составляет: для анкерно-углового типа от 10,5 до 30 метров, для промежуточной опоры - от 15 до 42 метров, для переходной опоры - от 38 до 100 метров.

Согласно данным ПАО «Россети» протяженность ВЛЭП России составляет 133322,5 км. Из них 73514,1 км - для класса напряжения 220 кВ, 42742 км - для класса напряжения 500 кВ, 10486,6 км - для класса напряжения 330 кВ, 3679,3 км - для класса напряжения 750 кВ, 1953,4 км - для класса напряжения 110 (150) кВ и ниже, 947,1 км - для класса напряжения 1150 кВ.

Таким образом, приведенные выше способы являются малоэффективными для решения задачи контроля высоковольтных линейных изоляторов для широкого класса ВЛЭП, а также для ВЛЭП, находящихся в труднодоступных местах.

Известно устройство для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи (RU 140278 U1), содержащее последовательно соединенные антенну, принимающую электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, блок регистрации полезного сигнала и блок индикации полезного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с блоком регистрации полезного сигнала, а выход - с блоком индикации полезного сигнала, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с блоком регистрации полезного сигнала, при этом антенна, принимающая электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, выполнена в виде полуволновой антенны, блок регистрации полезного сигнала выполнен в виде широкополосного приемника с настраиваемой центральной частотой в диапазоне частот до 1500 МГц и полосой пропускания 3 МГц, блок индикации полезного сигнала представляет собой переносной компьютер, выполненный с возможностью настройки указанной центральной частоты широкополосного приемника, записи сигналов электромагнитного излучения частичных разрядов на жесткий диск и построения амплитудно-частотного спектра сигналов частичных разрядов.

Недостатком известного устройства для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи (RU 14027 8U1) являются:

Во-первых, ограниченный диапазон измеряемых излучений частичных разрядов

Во-вторых, расстояние, с которого указанным устройством предлагается осуществлять контроль состояния гирлянды изоляторов, так для линии 110 кВ расстояние составляет 10 метров.

В-третьих, в устройстве не предусмотрен способ регистрации фазы напряжения промышленной сети, измеряемого изолятора

Наиболее близким аналогом, к заявляемому способу, является способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов (по патенту RU 2566391 C1), включающий пассивный прием электромагнитного и инфракрасного излучений от частичных разрядов, синхронизацию электромагнитных и ИК сигналов с фазой высокого напряжения, накопление их по узким фазовым интервалам. При этом электромагнитным приемником регистрируют сигналы излучения от внутренних частичных разрядов, а ИК приемником регистрируют сигналы от поверхностных частичных разрядов.

Недостатками наиболее близкого аналога к заявляемому способу являются,

во-первых, ограниченный диапазон регистрируемых излучений частичных разрядов.

Во-вторых, расстояние бесконтактного дистанционного способа контроля ограничено тем, что блоки приема и обработки сигналов согласно способу прототипу скомпонованы в одном устройстве либо соединены проводным соединением, таким образом, существует необходимость поднесения устройства на некоторое расстояние порядка 10-15 метров к высоковольтному линейному изолятору, с которого возможно проведение измерений. С учетом типовых конструкций ВЛЭП, осуществить данное требование возможно, используя, например изолирующую штангу, однако для широкого класса линий электропередач классом напряжения выше 110 кВ проведение измерений согласно способу прототипу невозможно, даже с использованием изолирующей штанги, по причине высоты конструкции, а так же в ряде случаев, когда ВЛЭП расположена в труднодоступной местности.

В-третьих, недостатком является, то, что в способе не предусмотрен контроль расстояния от принимающей аппаратуры до объекта контроля (изолятора). Так, при проведении периодического контроля технического состояния изоляторов согласно способу прототипу, каждое измерение по расстоянию будет отличаться от предыдущего. Таким образом, без контроля расстояния между датчиками регистрации излучений частичных разрядов и источником частичных разрядов, объектом контроля (изолятором), невозможно проведение объективного контроля технического состояния объекта контроля.

В-четвертых, измерения излучения поверхностных разрядов в ИК диапазоне согласно способу прототипу проводятся таким образом, что расстояние от объекта контроля (изолятора) до ИК-приемника составляет десятки метров, кроме того объект контроля находится под некоторым углом относительно ИК-датчика, расположенного на поверхности земли. Известно, что существенное значение при ИК-контроле имеет расстояние до контролируемого объекта ввиду рассеяния и поглощения ИК-излучения в атмосфере за счет тумана, снега и других факторов. Особенно это влияние сказывается при использовании тепловизоров, работающих в спектральном диапазоне 2-5 мкм. При использовании пирометров необходимо, чтобы площадь наблюдения по возможности соответствовала площади контролируемого объекта. В противном случае на результаты измерения будет оказывать влияние температура окружающей среды [Методы и средства диагностики высоковольтного оборудования: учеб. пособие / В.А. Шахнин; Владим. гос.ун-т им.А.Г. и Н.Г. Столетовых. - Владимир: Изд-во ВлГУ, 2018. - 99 с. - ISBN 978-5-9984-0868-7]. Таким образом, при регистрации ИК-излучения частичных разрядов, необходимо, чтобы в апертуре ИК-датчика преимущественно находилась поверхность контролируемого изолятора.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является беспилотное летательное устройство для мониторинга высоковольтных линий электропередачи (RU 177254 U1), содержащее конструктивно связанные беспилотный летательный аппарат, выполненный с возможностью вертикального взлета и посадки, включающий систему управления, связанную с источником питания, инерциальной навигационной системой, приемником GPS/ГЛОНАСС и бортовым вычислителем, приемо-передающий блок, соединенный с системой управления, бортовым вычислителем и блоком питания, причем приемо-передающий блок выполнен с возможностью обмена данными с удаленным пунктом управления и систему авианаблюдения, которая включает ультрафиолетовый пеленгатор, видеокамеру, инфракрасную камеру, связанные с бортовым вычислителем, который выполнен с возможностью соединения со съемным носителем информации, а ультрафиолетовый пеленгатор выполнен на основе фотоприемного модуля, включающего электронно-оптический преобразователь и модульную камеру наблюдения на основе матрицы.

Недостатком наиболее близкого технического решения являются ограниченные возможности контроля ВЛЭП: наиболее перспективно применение указанного устройства для проведения контроля коронных разрядов за счет использования ультрафиолетового пеленгатора.

Отсутствие комбинированного подхода, при котором кроме ИК излучения используется регистрация акустического и УКВ, является недостатком при использовании данного устройства для контроля линейных высоковольтных изоляторов ВЛЭП.

Недостатком является, то, что устройство не регистрирует фазу высокого напряжения.

Таким образом, использование беспилотного летательного устройства для мониторинга высоковольтных линий электропередачи невозможно для бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов ВЛЭП по излучению частичных разрядов.

До настоящего времени, как следует из проработанных нами источников информации, не предложено каких-либо способов или устройств, позволяющих осуществлять дистанционный контроль линейных изоляторов ВЛЭП классом 35-330 кВ с использованием беспилотных летательных аппаратов по излучению частичных разрядов.

Технический результат предлагаемого способа заключается в улучшении отношения сигнал-шум, регистрируемых ИК и УКВ излучений частичных разрядов, в увеличении диапазона регистрируемых излучений частичных разрядов, в увеличении расстояния бесконтактного дистанционного способа контроля, в повышении безопасности контроля технического состояния изоляторов ВЛЭП, в повышении стабильности измерений излучений частичных разрядов, при проведении периодического контроля технического состояния изоляторов ВЛЭП по излучениям частичных разрядов, в увеличении диагностических возможностей контроля технического состояния изоляторов ВЛЭП любого класса напряжений, а так же ВЛЭП расположенных в труднодоступных местностях.

Технический результат устройства заключается в увеличении диапазона регистрируемых излучений частичных разрядов, в повышении стабильности измерений излучений частичных разрядов, при проведении периодического контроля технического состояния изоляторов ВЛЭП по излучениям частичных разрядов

Технический результат способа достигается тем, что датчики регистрации излучений частичных разрядов связаны с блоком обработки данных по каналу радиосвязи, что проводится одновременная регистрация ИК, УКВ и акустического излучений частичных, синхронизировано с фазой высокого напряжения промышленной сети, дополнительно регистрируется фото-видео изображение исследуемого изолятора, а так же тем, что регистрация излучений частичных разрядов в ИК, УКВ и акустическом диапазонах, фаз высокого напряжения промышленной сети, фото-видео изображений исследуемого изолятора осуществляется датчиками регистрации, установленными на БПЛА, что периодические измерения излучений частичных разрядов для однотипных по классу напряжения изоляторов проводятся с одинакового расстояния, что регистрация излучений частичных разрядов проводится на таком расстоянии, что в апертуре датчиков регистрации сигналов частичных разрядов находится преимущественно поверхность исследуемого линейного изолятора, а так же тем, что информация, полученная ИК датчиком, УКВ датчиком, акустическим датчиком, датчиком фазы, датчиком расстояния, датчиком фото-видео фиксации передается по каналу радиосвязи на наземный мобильный блок управления и обработки данных, располагающийся на безопасном расстоянии от ВЛЭП.

Использование БПЛА совместно с датчиком расстояния позволяет позиционировать датчики регистрации излучений частичных разрядов на таком расстоянии от изолятора, что в апертуре датчиков регистрации излучений частичных разрядов находится преимущественно поверхность изолятора, благодаря чему снижается влияние сторонних сигналов, шумов и фоновых излучений и достигается максимальная направленность приема излучений частичных разрядов в УКВ, ИК и акустическом диапазонах, что улучшает отношение сигнал-шум и обеспечивает стабильность периодических измерений, регистрируемого излучения. Кроме того, использование БПЛА с конструктивно закрепленными на нем датчиками регистрации излучений частичных передающими информацию по каналу радиосвязи на наземный мобильный блок управления и обработки данных увеличивает общее расстояние бесконтактного дистанционного способа контроля. Регистрация излучений частичных разрядов УКВ, ИК и акустическим датчиками, и регистрация фаз напряжения промышленной сети датчиком фазы осуществляется одновременно, что также улучшает отношение сигнал-шум и позволяет проводить дальнейшую синхронизацию зарегистрированных излучений частичных разрядов с фазой высокого напряжения промышленной сети. Дополнительно проводится регистрация фотовидео изображения высоковольтного линейного изолятора, что дополнительно увеличивает диагностические возможности контроля изоляторов ВЛЭП. Информация, полученная ИК датчиком, УКВ датчиком, акустическим датчиком, датчиком фазы, датчиком расстояния, датчиком фото-видео фиксации передается по каналу радиосвязи на наземный мобильный блок управления и обработки данных, располагающийся на безопасном расстоянии, например, на границе охранной зоны ВЛЭП, что улучшает безопасность контроля. Конструктивное закрепление ИК датчика, УКВ датчика, акустического датчика, датчика фазы напряжения, датчика расстояния, датчика фотовидео фиксации на БПЛА а так же, то что вся информация, зарегистрированная ИК датчиком, УКВ датчиком, акустическим датчиком, датчиком фазы напряжения, датчиком расстояния, датчиком фото-видео фиксации передается по каналу радиосвязи на наземный мобильный блок управления и обработки данных, позволяет увеличить диагностические возможности контроля линейных высоковольтных изоляторов для ВЛЭП любого класса напряжений, а так же для ВЛЭП расположенных в труднодоступных местностях.

Технический результат устройства достигается тем, что

Что устройство для бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач, содержащее конструктивно связанные БПЛА, включающий: спутниковою систему навигации, инерциальные датчики, полетный контроллер, приемо-передающий блок, связанный по каналу радиосвязи с наземным мобильным блоком управления и обработки данных, источник питания, и блок мониторинга, который включает ИК датчик, датчик фото-видео фиксации, связанные с микрокомпьютером, отличающееся тем, что согласно полезной модели дополнительно в блок мониторинга введены: УКВ датчик, акустический датчик, датчик фазы напряжения, датчик расстояния, а так же тем, что БПЛА выполнен по вертолетной схеме с четырьмя или более несущими винтами.

Сущность способа бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображена принципиальная схема устройства.

Цифрами на чертеже обозначены: 1 - блок мониторинга, содержащий ИК датчик, УКВ датчик, акустический датчик, датчик фазы напряжения, датчик фото-видео фиксации, датчик расстояния; 2 - малогабаритный беспилотный летательный аппарат с возможностью поддержания нулевых вертикальной и горизонтальной скоростей, т.е. с возможностью «зависания» в воздухе (БПЛА); 3 - наземный мобильный блок управления и обработки данных; 4 - канал радиосвязи БПЛА и блока мониторинга с наземным мобильным блоком управления и обработки данных; 5 - апертура ИК и УКВ датчиков; 6 - расстояние между блоком мониторинга и линейным изолятором; 7, 8, 9 - линейные изоляторы; 10 - высота линейного изолятора (изоляционная высота); 11 - расстояние от земли до нижней траверсы опоры ВЛЭП; 12 - ширина запрещенной зоны вблизи ВЛЭП; 13 - металлическая одноцепная опора ВЛЭП анкерно-углового типа; 14 - поверхность земли.

Сущность устройства для бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач поясняется чертежом (фиг. 2), на котором представлена структурная электрическая схема.

Цифрами на чертеже обозначены: 1 -блок мониторинга, содержащий: 21 - датчик расстояния, 22 - датчик фото-видео фиксации, 23 - ИК датчик, 24- акустический датчик, 25 - УКВ датчик, 26 - датчик фазы напряжения, 27 - микроконтроллер (МК) акустического датчика, 28 - масштабирующее устройство (МУ) УКВ датчика, 29 -масштабирующее устройство (МУ) датчика фазы напряжения, 30 - микроконтроллер масштабирующего устройства УКВ датчика, 31 - микроконтроллер масштабирующего устройства датчика фазы напряжения, 32 - микрокомпьютер; 2 - БПЛА, выполненный по вертолетной схеме с четырьмя и более несущими винтами, конструктивно связанный с блоком мониторинга (1), содержащий: 15 - источник питания (ИП); 16 - инерциальные датчики; 17 - систему спутниковой навигации (ССН); 18 - полетный контроллер; 19 -несущие винты; 20- приемо-передающий блок; 3 - наземный мобильный блок управления и обработки данных (блок управления и обработки данных), связанный с БПЛА (2) и блоком мониторинга (1) по каналу радиосвязи (4), содержащий: 20 - приемо-передающий блок; 33 - ЭВМ; 34 - монитор; 35 - устройства ввода-вывода.

Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных линейных изоляторов осуществляют посредством следующих операций.

Согласно паспорту опоры ВЛЭП (13) определяют класс напряжения, тип и, соответственно, линейные размеры изолятора (7). В соответствии с линейным размерами изолятора (7) и апертурами (6) ИК и УКВ датчиков, расположенных в блоке мониторинга (1), с помощью датчика расстояния, расположенного в блоке мониторинга (1), БПЛА (2) выводится на такое расстояние (6), что в апертуре (5) датчиков регистрации ИК, УКВ излучений частичных разрядов находится преимущественно поверхность исследуемого линейного изолятора (7). Затем БПЛА (2) зависает в воздухе на заданном расстоянии (6) от изолятора. После одновременно УКВ, ИК, акустическим датчиками проводится узконаправленная регистрация электромагнитного излучения частичных разрядов в УКВ диапазоне, регистрируется распределение температуры на поверхности изолятора в ИК диапазоне, регистрируется акустическое излучение частичных разрядов в ультразвуковом диапазоне, и датчиком фазы напряжения проводится регистрация ЭДС создаваемой фазами высокого напряжения (7, 8, 9), при этом датчиком фото-видео фиксации, регистрируется фото-видео изображение изолятора. Информация, полученная ИК датчиком, УКВ датчиком, акустическим датчиком, датчиком фазы, датчиком расстояния, датчиком фото-видео фиксации передается по каналу радиосвязи (4) на наземный мобильный блок управления и обработки данных (3). Блок (3) позволяет управлять блоком мониторинга (1) и БПЛА (2) и получать всю информацию со всех датчиков имеющихся в блоке (1) и БПЛА (2). С учетом того, что опоры ВЛЭП (13) имеют типовые конструкции, расстояния между изоляторами фаз напряжения (7,8,9) являются известной величиной. Таким образом, существует возможность задания всех пространственных координат и размеров (10) линейных изоляторов, и, соответственно, автоматизации процесса диагностики изоляторов ВЛЭП.

Устройство работает следующим образом.

При подготовке устройства к работе в программное обеспечение блока управления и обработки данных (3) вносится информация об объекте исследования согласно паспорту опоры ВЛЭП: линейные размеры изолятора (7), его тип, параметры опоры ВЛЭП (13, фиг. 1).

Питание всех блоков БПЛА (2) и всех блоков блока мониторинга (1) осуществляется источником питания (15). Во время полета БПЛА (2) инерциальные датчики (16) и система спутниковой навигации (17) непрерывно передают информацию на полетный контроллер (18), который частично или полностью управляет полетом и стабилизирует его, передавая управляющие сигналы на несущие винты (19). Связь БПЛА (2) и блока мониторинга (1) с наземным мобильным блоком управления и обработки данных (3) осуществляется радиотелеметрическим способом по каналу радиосвязи (4), с помощью приемо-передающего блока (20) конструктивно расположенного в корпусе БПЛА (2) и приемо-передающего блока (20) конструктивно расположенного в блоке управления и обработки данных (3).

БПЛА (2), управляемый оператором через блок управления и обработки данных (3), осуществляет вертикальный взлет на высоту приблизительно равную высоте расположения изоляторов на опоре ВЛЭП (13, фиг. 1).

После вертикального взлета БПЛА (2), Оператор получает потоковое видео изображение с датчика фото-видео фиксации (22) на блок управления и обработки данных (3), основываясь на потоковом видео изображении, оператор подводит БПЛА (2) в зону видимости датчика расстояния (21).

После подлета БПЛА (2) в зону видимости датчика расстояния (21), оператор включает автоматический режим полета БПЛА (2).

После включения автоматического режима полета БПЛА (2), полетный контроллер (18) полностью принимает на себя управление БПЛА (2). Полетный контроллер (18), основываясь на информации, полученной с датчика расстояния (21), позиционирует БПЛА (2) на таком расстоянии (6, фиг. 1) от исследуемого линейного изолятора (7, фиг. 1), что в апертуре (5, фиг. 1) ИК датчика (23) и УКВ датчика (25) преимущественно находится поверхность исследуемого изолятора (7, фиг. 1).

После позиционирования БПЛА (2) полетный контроллер (18) начинает поддерживать расстояние (6, фиг. 1) постоянным, т.е. осуществляет режим зависания.

Когда БПЛА (2) завис на требуемом расстоянии (6, фиг. 1), оператор с блока управления и обработки данных (3) запускает режим сканирования.

Режим сканирования заключается в следующем:

Управляющий сигнал с приемо-передающего блока (20) поступает на микрокомпьютер (32).

Микрокомпьютер (32) осуществляет управление датчиком фото-видео фиксации (22), ИК датчиком (23), микроконтроллером акустического датчика (27), микроконтроллером масштабирующего устройства УКВ датчика (30), микроконтроллером масштабирующего устройства датчика фазы напряжения (31).

Микрокомпьютер (32) одновременно запускает ИК датчик (23), микроконтроллер акустического датчика (27), микроконтроллер масштабирующего устройства УКВ датчика (30), микроконтроллер масштабирующего устройства датчика фазы напряжения (31).

Датчик фото-видео фиксации (22) выполняет регистрацию фото-видео изображений исследуемого изолятора (7, фиг. 1).

ИК датчик (23), регистрирует распределение температуры на поверхности изолятора (7, фиг. 1), получает телевизионное изображение поверхности изолятора (7, фиг. 1), информация с ИК датчика (23) записываются в памяти микрокомпьютера (32), микрокомпьютер (32) передает изображения на блок управления и обработки данных через приемо-передающий блок (20) по каналу радиосвязи (4).

УКВ датчик (25) регистрирует электромагнитное излучение частичных разрядов в УКВ диапазоне, аналоговый сигнал с выходов УКВ датчика (25) поступает на вход масштабирующего устройства (28), управляемого микроконтроллером (30), которое согласовывает амплитуду входного сигнала с динамическим диапазоном микроконтроллера (30), микроконтроллер (30), управляемый микрокомпьютером (32), преобразовывает аналоговый сигнал, поступающий с масштабирующего устройства (29), в цифровой с заданной дискретизацией сигнала по времени с одновременным квантованием по уровню, микроконтроллер (30) передает оцифрованный сигнал с УКВ датчика на микрокомпьютер (32), микрокомпьютер (32) передает оцифрованный сигнал с УКВ датчика на блок управления и обработки данных (3) через приемо-передающий блок (20) по каналу радиосвязи (4).

Акустический датчик (24), управляемый микроконтроллером (27), регистрирует акустическое излучение частичных разрядов в ультразвуковом диапазоне, аналоговый сигнал с выходов акустического датчика (24) поступает на вход микроконтроллера (27), управляемого микрокомпьютером (32), который преобразовывает аналоговый сигнал в цифровой с заданной дискретизацией сигнала по времени с одновременным квантованием по уровню, микроконтроллер (27) передает оцифрованный сигнал с акустического датчика на микрокомпьютер (32), микрокомпьютер (32) передает оцифрованный сигнал с акустического датчика (24) на блок управления и обработки данных (3) через приемопередающий блок (20) по каналу радиосвязи (4).

Датчик фазы напряжения (26) регистрирует ЭДС создаваемое фазами высокого напряжения на катушках индуктивности датчика, аналоговый сигнал с выходов датчика фазы напряжения поступает на масштабирующее устройство (29), управляемое микроконтроллером (31), которое согласовывает амплитуду входного сигнала с динамическим диапазоном микроконтроллера (31), микроконтроллер (31), управляемый микрокомпьютером (32), преобразовывает аналоговый сигнал, поступающий с масштабирующего устройства (29) в цифровой с заданной дискретизацией сигнала по времени с одновременным квантованием по уровню, микроконтроллер (31) передает оцифрованный сигнал с датчика фазы напряжения на микрокомпьютер (32), микрокомпьютер (32) передает оцифрованный сигнал с датчика фазы напряжения на блок управления и обработки данных (3) через приемо-передающий блок (20) по каналу радиосвязи (4).

После выполнения сканирования исследуемого изолятора вся полученная информация УКВ датчиком (25), ИК датчиком (23), акустическим датчиком (24), датчиком фазы напряжения (26), датчиком фото-видео фиксации (22) и датчиком расстояния (21) обрабатывается ЭВМ (33), расположенной в блоке управления и обработки данных (3) и отображается оператору через монитор (34).

Далее, после команды оператора, БПЛА (2) в автоматическом режиме подлетает к следующему линейному изолятору (8, 9, фиг. 1). После чего, оператор запускает режим сканирования.

Поскольку ВЛЭП обладают типовыми конструкциями, подобные операции могут быть выполнены для всех типов линейных изоляторов, а так же опор ВЛЭП всех классов напряжений и количества цепей.

Claims (2)

1. Способ бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач, заключающийся в одновременной узконаправленной регистрации ИК и УКВ-излучений частичных разрядов и синхронизации ИК и УКВ-сигналов с фазой высокого напряжения промышленной сети, отличающийся тем, что датчики регистрации излучений частичных разрядов связаны с блоком обработки информации по каналу радиосвязи, что одновременно с узконаправленной регистрацией ИК и УКВ-излучений направленно регистрируется акустическое излучение частичных разрядов, сигнал которого также синхронизируется с фазой высокого напряжения промышленной сети, дополнительно регистрируется фотовидеоизображение исследуемого линейного изолятора, а также тем, что регистрация излучений частичных разрядов в ИК, УКВ и акустическом диапазонах, фазы высокого напряжения промышленной сети, фотовидеоизображений исследуемого изолятора осуществляется датчиками регистрации, установленными на БПЛА, что периодические измерения излучений частичных разрядов для однотипных по классу напряжения изоляторов проводятся с одинакового расстояния, что регистрация излучений частичных разрядов проводится на таком расстоянии, что в апертуре датчиков регистрации сигналов частичных разрядов находится преимущественно поверхность исследуемого линейного изолятора, а также тем, что информация, полученная датчиками регистрации излучений, датчиком фазы, а также информация с датчика расстояния и датчика фотовидеофиксации передается по каналу радиосвязи на наземный мобильный блок управления и обработки данных, располагающийся на безопасном расстоянии от ВЛЭП.

2. Устройство для бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач, содержащее конструктивно связанный БПЛА, включающий спутниковую систему навигации, инерциальные датчики, полетный контроллер, приемо-передающий блок, связанный по каналу радиосвязи с наземным мобильным блоком управления и обработки данных, источник питания, и блок мониторинга, который включает ИК-датчик, датчик фотовидеофиксации, связанные с микроконтроллером, отличающееся тем, что дополнительно введены в блок мониторинга УКВ-датчик, акустический датчик, датчик фазы напряжения, датчик расстояния, а также тем, что БПЛА выполнен по вертолетной схеме с четырьмя или более несущими винтами.

Images