Камышинский технологический институт
(филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Волгоградский государственный технический университет»
Образование Об институте Наука
Наука Разработки учёных института

Разработки учёных института

Система мониторинга интенсивности гололедообразования на воздушных линиях электропередачи

1. Суть разработки:

Система МИГ состоит из элементов:

  • Пост измерения и передачи (IP-защищенный ящик с контроллерами, модемами, датчиками направления и скорости ветра, тяжения провода, температуры и влажности воздуха, антенной, аккумулятором);
  • Солнечная панель;
  • Комплект креплений поста и панели к телу опоры и соединительные провода;
  • Модуль измерения температуры провода (накладной цифровой датчик температуры, аккумуляторы, контроллеры, радиомодем, антенна, корпус, комплект креплений к корпусу);
  • Программный комплекс диспетчера (программное обеспечение для обработки данных с постов, GSM-модем, подсоединяемый к компьютеру диспетчера, компьютер (при необходимости)).

Разрабатываемая система МИГ будет иметь следующие параметры:

  • возможность определения в реальном времени момента начала, вида, массы отложений, интенсивности ее роста, прогнозирования процесса за 2-3 часа до его начала;
  • стоимость поста от 250 до 450 тыс. руб; стоимость модуля измерения температуры провода до 50 тыс. руб; стоимость программного комплекса до 250 тыс. руб.;
  • необходимость установки от 5 до 20 постов на 1000 км ВЛ;
  • возможность применения на ВЛ 35-110 кВ (любой тип опор);
  • измерение температуры и тяжения провода (беспроводная связь с датчиками), направления и скорости ветра, температуры и влажности воздуха;
  • возможность опроса до 30 модулей измерения температуры провода с меняющейся частотой в пределах 200 м от поста (рядом находящиеся ВЛ);
  • использование спутниковой и GSM-связи.
Рисунок 1 –  Пост системы МИГ

2. Область применения научной разработки:

Система МИГ информирует диспетчера о параметрах гололедообразования в реальном времени для проведения своевременной плавки или подогрева провода. МИГ предназначена для применения в сетевом хозяйстве в гололедных районах на территории России (МРСК-Юга, МРСК-Волги, РАО ЭС Востока  и т.д). Система МИГ применима на ВЛ любой конфигурации классов напряжений 35-110 кВ (потенциально - до 750 кВ).

3. Стадия разработки:

Разработка способа прецизионного мониторинга гололеда на контактной сети ведется с 2011 года. В 2012 г. определен вид зависимости между интенсивностью гололедообразования и термодинамическими параметрами системы «провод-воздух». В 2013 г были поставлены доказавшие правильность выдвинутых гипотез эксперименты в климатической камере при отсутствии ветра и напряженности электрического поля провода.

Пройдена стажировка в ведущей научной школе в области эксплуатации ВЛ в ЮРГПУ (НПИ). После была организована совместная работа с Камышинскими электрическими сетями, проведены испытания модуля измерения температуры провода на линии 10 кВ. Проект 6 раз становился победителем международных конференций и форумов, в том числе «Энергопрорыв-2014», «Электроэнергетика глазами молод?жи-2014», «Инновации в электроэнергетике 2014». При содействии «Сколково» 4.02.15 пост с двумя датчиками температуры провода и датчиком температуры грозотроса установлен на ВЛ-110 кВ в ОАО «МОЭСК».

28 ноября начались  натурные испытания системы МИГ на ВЛ-110 кВ ПО КЭС «Волгоградэнерго». К декабрю доработана первая версия программного обеспечения МИГ.

Титовым Д.Е. 25.12.14 защищена диссертация к.т.н. «Мониторинг интенсивности гололедообразования на воздушных линиях электропередачи и в контактных сетях» в СГТУ им. Гагарина Ю.А. по теме проекта под руководством проф. д.т.н. Угарова Г.Г.

4. Ключевые конкурентные преимущества, потребительская ценность:

Аварии воздушных линий (ВЛ) в более чем 40 энергосистемах за последние 30 лет нанесли большой экономический ущерб во всех отраслях народного хозяйства и коммунально-бытовой сфере. По данным фирмы ОРГРЭС за три года (1998–2000 гг.) гололед с ветром стал причиной до 37 % от общего числа падений железобетонных опор 35–110 кВ, а в линиях 330–750 кВ гололед в сочетании с ветром стал причиной до 12 % от общего числа обрывов проводов, до 42 % обрывов грозозащитных тросов и до 8 % обрывов гирлянд и разрушения изоляторов. Cреднее время восстановления ВЛ после гололедно-ветровых аварий требует 5–10 суток и даже более. Недоотпуск электроэнергии при таких авариях в отдельных регионах достигает 70–80 % общего годового аварийного недоотпуска.

Проблему гололедообразования испытывают энергосистемы многих стран мира. По данным фирмы «Ice Engineering» (США) в 1998 г. в США гололед стал причиной повреждения протяженных участков ЛЭП и нанес ущерб в размере 5 млрд. долларов. Подсчитано, что только в Северной Америке ущерб, нанесенный электроэнергетической отрасли, превысил 20 млрд. долларов за последние 20 лет.

5. Результаты внедрения:

  • Предложена новая концепция мониторинга воздушных линий в условиях экстремальных метеорологических воздействий на их элементы, при которой контролируются не только гололедная муфта на проводе и ее размеры, но и условия, приводящие к ее возникновению.
  • Выявлены условия для начала образования отложений на проводе, заключающиеся в снижении температуры провода ниже точки росы и точки десублимации, определяемых по влажности и температуре воздуха.
  • Выдвинута и доказана гипотеза о существовании функциональной зависимости между интенсивностью нарастания массы отложений на обесточенном проводе, точками росы и десублимации, температурой поверхности провода при отсутствии ветра. При этом максимальная масса отложений рассматривается как интегральная функции от интенсивности гололедообразования.
  • Предложена математическая модель для определения плотности, максимально возможной массы отложений и интенсивности их образования, учитывающая температуру провода, температуру и влажность воздуха, направление и скорость ветра, напряженность электрического поля провода.

6. Разработчики:

Титов Дмитрий Евгеньевич

7. Контактные данные разработчика:

Россия, 403874, Камышин, Волгоградской обл., ул. Ленина, 6а, Камышинский технологический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет», кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий».

Тел: (84457) 9-54-29, 89377124422

E-mail: dm30081989@yandex.ru