Разработки учёных института

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