Возможность применения беспилотных летательных аппаратов в электросетевом комплексе

Трубицына Е.Н., Игнатенко И.В., Дальневосточный государственный университет путей сообщений, г. Хабаровск

В статье рассмотрена общая классификация и возможности применения беспилотных летательных аппаратов в электросетевом комплексе. 

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, классификация беспилотных летательных аппаратов. 

В настоящее время, на фоне современного развития беспилотной авиации и тех возможностей, которые она дает, вопрос об использовании беспилотных летательных аппаратов с целью решения различных производственных задач компаний является актуальным. Прежде всего, этот вопрос в приоритете у таких компаний, которые имеют объекты основных средств находящиеся на значительном расстоянии друг от друга, имеющие большую протяженность по местности и в то же время требующие постоянного или периодического контроля и мониторинга. Это компании, имеющие в своей инфраструктуре такие объекты как трубопроводы, линии электропередач (ОАО «Газпром», ОАО «Роснефть», ПАО «ФСК ЕЭС», АО «ДРСК», ОАО «Российские железные дороги» и.т.п.). Так же, в настоящее время беспилотные летательные аппараты широко используются силовыми структурами РФ (МЧС, МВД, Министерство обороны РФ). Беспилотный летательный аппарат (БПЛА или БЛА) представляет собой летательный аппарат без экипажа на борту, использующий аэродинамический принцип создания подъемной силы с помощью фиксированного или вращающегося крыла, оснащенный двигателем и имеющий полезную нагрузку и продолжительность полета, достаточные для выполнения специальных задач.

В настоящее время в России не существует общепринятой классификации беспилотных летательных аппаратов.

Предлагаемая классификация включает следующие категории (классы): микро и мини БПЛА ближнего радиуса действия; легкие БПЛА малого радиуса действия; средние БПЛА; легкие БПЛА среднего радиуса действия; среднетяжелые БПЛА; тяжелые БЛА среднего радиуса действия; тяжелые БЛА большой продолжительности полета; беспилотные боевые самолеты (ББС).

БПЛА разделяют на следующие типы: 1) БПЛА самолетного типа; 2) БПЛА вертолетного типа.

По типу способу управления: управляемые автоматически; управляемые оператором с пункта управления; гибридные.

Преимуществом БПЛА является, прежде всего, снижение стоимости производства работ. Использование БПЛА на предприятиях электроэнергетической отрасли дает возможность эффективно оценивать техническое состояние линий электропередач, оборудования ПС, состояние опор, изоляторов, состояние элементов ВЛ, на трассах ВЛ (в границах охранных зон) рост древесно-кустарниковой растительности (ДКР) которая может приблизиться на недопустимое расстояние к проводам ВЛ и привести к технологическим нарушениям.

Использование БПЛА дает возможность производить мониторинг территории, на которых располагаются электросетевые объекты компании на предмет обнаружения безучетного пользования электроэнергией (воровство), причем данный мониторинг может проводиться в любое время суток.

Сведения, полученные с помощью бортового оборудования БПЛА, дают возможность персоналу сетевых компаний эффективно и объективно давать оценку состояния оборудования ПС, состояния ВЛ, опор и т.д.. Прогнозировать воздействие природных факторов на состояние оборудования, определять дефекты, отклонения проводов и изоляции от норм, проводить обследование территории для прокладки новых маршрутов ЛЭП.

Нельзя недооценивать роль БПЛА при возникновении ЧС (стихийные бедствия, пожары наводнения, тайфуны). В таких условиях ПБЛА являются, пожалуй, самым эффективным средством обследования территорий и оценки нанесённого стихией ущерба. В августе 2016 г. на территорию Приморского края вышел тайфун «Лайонрок», после прохождения которого зафиксированы многочисленные разрушения дорог, мостов (разрушено 550 км. дорог, 70 мостов краевого значения и 54 моста – местного значения) и как следствие отсутствие возможности проезда автомобильной техники для оценки нанесенного ущерба.

В таких условиях БПЛА могут служить средством передачи видеоматериала в режиме реального времени для наземных групп, а в дальнейшем на основании полученных данных можно провести объективную оценку нанесенного ущерба и спланировать объем и сроки проведения аварийно-восстановительных работ. Во время пожароопасного периода, паводков, распутицы, после сильных ветров и снегопадов с помощью данных полученных с борта БПЛА, энергетики смогут быстрее и точнее определить подъездные пути к месту повреждения и сразу укомплектовать бригады нужными материалами и оборудованием. Применение БПЛА на предприятиях электроэнергетического комплекса значительно снизит себестоимость таких работ как проведение ежегодных периодических осмотров состояния трасс ВЛ, с целью выявления следующих видов нарушений:

– наличие в охранной зоне ВЛ складированных материалов;

– пожары;

– наличие на краю просеки отдельных деревьев, угрожающих падением или разрастанием в сторону ВЛ на недопустимые расстояния;

– недостаточная, ширина просеки по трассе ВЛ;

– наличие под проводами деревьев и кустарников высотой 4 м и более;

– наличие растительности на земле, отведенной под опору;

– выполнение на трассе в охранных зонах несогласованных работ;

– несогласованное строительство и обустройство различных объектов;

– отсутствие или неисправное состояние защиты оснований опор от ледохода, размывания;

– отсутствие или неисправность заградительных огней в местах пересечения с автомобильными дорогами;

– отсутствие или неисправность отбойных тумб для защиты опор от наездов транспорта, габаритных ворот на пересечениях с железнодорожными путями;

– отсутствие лестниц для подъема на фундамент переходных опор ВЛ, через водные преграды;

– отсутствие деталей на металлических опорах;

– подтопление в охранной зоне по трассе ВЛ;

– наличие на опорах птичьих гнезд и других посторонних предметов;

– наличие обрывов, набросов фазных проводов или грозозащитного троса;

– наличие оборванных (лопнувших) или перегоревших проволок, следов, перекрытия, оплавления или вспучивания верхнего повива («фонари»);

– изменение стрел провеса и расстояний от проводов ВЛ до земли, до пересекаемых объектов, между фазами до недопустимых значений;

– наличие коррозии проводов и тросов;

– повреждения проводов и тросов у зажимов, дистанционных распорок, гасителей пляски и под защитными муфтами в роликовых подвесах;

– отсутствие гасителей вибрации, гасителей пляски, предусмотренных проектом ВЛ, или их смещение от места установки;

– неправильный монтаж зажимов или соединений, следы перегрева контакта зажима;

– приближение петли к элементам анкерных и угловых опор, значительная изогнутость петли;

– полное разрушение фарфора или стекла изоляторов;

– скол части тарелок изолятора;

– следы перекрытия гирлянд и отдельных изоляторов (повреждение глазури, фарфора, стекла, следы оплавлений);

– отсутствие скоб, прикрепляющих заземляющие спуски к опоре;

– неправильная установка разрядника или смещение разрядника от проектного положения;

– прочие дефекты трубчатых разрядников, вызывающие повышенный нагрев;

– выполнение внеочередных осмотров при отключениях ВЛ (в том числе, с успешным АПВ) для оперативного определения мест и объемов повреждений.

Помимо ежегодных осмотров, использование БПЛА может обеспечить дополнительный мониторинг в пожароопасный период, грозовой период и в период ледообразования.

Учитывая высокую протяженность трасс ВЛ, проходящих в труднодоступных местах, применение Комплексов БПЛА бесспорно является эффективным.

Для обследования воздушных ЛЭП применяются БПЛА самолетного типа и мультироторные БПЛА вертолетного типа (Коптеры).

БПЛА самолетного типа работают в диапазоне скоростей от 60 до 120 км/ч и могут оснащаться электрическими двигателями (ЭД), а также двигателями внутреннего сгорания (ДВС). ЭД обеспечивают более высокую отказоустойчивость, чем ДВС, но при этом, БПЛА с ЭД имеют меньшую продолжительность полета:

– БПЛА самолетного типа с ЭД 2 – 6 ч;

– БПЛА самолетного типа с ДВС 6 – 12 ч.

Безопасная высота полета БПЛА самолетного типа составляет 250 м над уровнем поверхности.

2. БПЛА вертолетного типа (Коптеры) могут работать в режиме зависания и приближаться к объекту обследования ближе, чем самолеты (некоторые виды съемки в ручном режиме управления могут быть выполнены с расстояния 5 м). Главный недостаток Коптера – это невысокая продолжительность полета, которая составляет не более 1 часа. Горизонтальное перемещение Коптера на скоростях более 15 км/ч приводит к дополнительным затратам энергии и существенно уменьшает продолжительность полета. Таким образом, радиус применения Коптеров находится в пределах 0 – 15 км. Эффективное применение возможно в радиусе не более 1 км, поскольку необходимо иметь достаточный запас времени, для выполнения съемки удаленного объекта.

Основной предпосылкой для применения БПЛА любых типов, в качестве средства воздушного мониторинга ЛЭП – является возможность интегрировать с БПЛА различные виды аппаратуры полезной нагрузки (ПН), к которым относятся:

– гиростабилизированные видеокамеры с возможностью передачи изображения в режиме онлайн (позволяют получать информацию с высокой оперативностью, но обладают недостаточной разрешающей способностью, для дешифрирования большинства нарушений, имеют ограниченный радиус применения (30 км в условиях прямой радиовидимости);

– фотоаппараты для выполнения аэрофотосъемки (имеют разрешающую способность, как минимум на порядок выше, чем у видеокамер, могут быть использованы для дешифрирования большинства нарушений элементов воздушных ЛЭП (кроме дефектов, которые в принципе не могут быть обнаружены в видимой части спектрального диапазона), информация записывается на борту и может быть просмотрена только после посадки БПЛА);

– тепловизоры (позволяют получать данные о температуре обследуемых объектов и могут быть использованы для выявления мест повышенного нагрева, свидетельствующего о неисправности оборудования). Все применяемые на БПЛА тепловизоры обладают хорошими показателями чувствительности, но, при этом, имеют невысокое разрешение матрицы, что делает невозможным их применение для дешифрирования большинства нарушений при использовании на БПЛА самолетного типа;

– ультрафиолетовые камеры (позволяют получать данные о наличии поверхностной разрядной активности или коронных разрядов, свидетельствующих о нарушении целостности или загрязнении изоляторов, повреждении грозозащитного троса и т.п.). На сегодняшний день, не существует ультрафиолетовых камер для установки на БПЛА самолетного типа. Обследование УФ камерами при помощи Коптеров могут быть эффективны в редких случаях.

Сдерживающим фактором массового применения БПЛА в электроэнергетическом комплексе является необходимость подготовки специалистов, операторов систем управления и систем считывания информации.

Отсутствие разработанных планов применения БПЛА в аварийных ситуациях.

Правовое регулирование БПЛА. Принятый Федеральный закон от 30.12.2015 г. № 462-ФЗ существенно усложняет действующие в настоящий момент процедуры согласования и разрешения на запуск БПЛА, поскольку устанавливает нижнюю весовую границу в 0,25 кг, выше которой все беспилотные воздушные суда подлежат обязательной сертификации и государственной регистрации.

Поскольку Закон принят без учета фактической возможности его исполнения после вступления в силу 30.03.2016, данный раздел СТО следует применять с учетом вступающих в силу правоприменительных актов.

Список литературы

1. Беспилотные летательные аппараты. Характеристики беспилотников [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:/fb.ru/article/158192/bespilotnyie-letatelnyie-apparatyi-harakteristiki-bespilotnikov.

2. Беспилотные летательные аппараты. Дроны. История. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://avia.pro/blog/bespilotnye-letatelnye-apparaty-drony-istoriya.

3. Классификация беспилотных летательных аппаратов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://knowledge.allbest.ru/transport/3c0a65635a3ad69b5d53a88521306c26_0.html.

4. Развитие систем автономной навигации для беспилотных летательныхаппаратов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: ttp:/knowledge.allbest.ru/transport/ 2c0b65625b2bc69a5d43b88421206d27_0.ht

5. Беспилотные летательные аппараты. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rusgeocom.ru/bespilotnyie-sistemyi.