Перспективы использования беспилотных и роботизированных систем для управления надежностью




Page 1


background image

9

В

 

статье

 

разбирается

 

определение

 

объекта

 

наблюдения

показателей

его

 

характеризующих

и

 

способов

 

получения

 

этих

 

показателей

 

применительно

 

к

 

инфраструктуре

 

элек

тросетевого

 

хозяйства

Автор

 

исследует

 

опыт

 

и

 

перспек

тивы

 

внедрения

 

Информационно

аналитической

 

системы

 

с

 

использованием

 

беспилотных

 

авиационных

 

систем

 

ком

панией

  «

Россети

 

Тюмень

» 

посредством

 

инновационной

 

технологии

призванной

 

повысить

 

эффективность

 

мони

торинга

 

линий

 

электропередачи

 

и

 

сократить

 

аварийность

 

и

 

сроки

 

восстановительного

 

ремонта

предлагается

 

беспи

лотная

 

аэрофотосъемка

 

и

 

последующее

 

создание

 

специ

альной

 

базы

 

данных

.

Перспективы

использования

 

беспилотных

 

и

 

роботизированных

 

систем

 

для

 

управления

надежностью

Сергей

 

СЕРЕБРЯКОВ

к

.

т

.

н

., 

руководитель

 

проекта

 

Проектного

 

офиса

 

АО

 «

Россети

 

Тюмень

» 

О

дним

 

из

 

главных

 

направлений

 

Стратегии

 

нацио

нальной

 

безопасности

 

России

 

на

 

долгосрочный

 

период

 

является

 

повышение

 

уровня

 

энерге

тической

 

безопасности

Это

 

отмечено

 

в

 

Указе

 

Президента

 

Российской

 

Федерации

 

от

 31.12.2015 

 683 

«

О

 

Стратегии

 

национальной

 

безопасности

 

Российской

 

Федерации

». 

Повысить

 

надежность

 

и

 

бесперебойность

 

поставок

 

энергоресурсов

 

потребителям

 

можно

 

только

 

за

 

счет

 

внедрения

 

новых

 

технологий

 

и

 

стандартов

 

для

 

более

 

эффективного

 

управления

 

объектами

 

топливно

энергети

ческого

 

комплекса

.

Важным

 

шагом

 

к

 

реализации

 

Стратегии

 

стало

 

создание

 

Систем

 

удаленного

 

мониторинга

 

и

 

диагностики

 

энергети

ческого

 

оборудования

 

для

 

определения

 

и

 

прогнозирования

 

изменения

 

состояния

 

основного

 

технологического

 

обору

дования

Приказом

 

Минэнерго

 

России

 

от

 06.11.2018 

 1015 

утверждены

 

требования

 

к

 

базовым

 

функциям

 

работы

 

с

 

ин

формацией

 

определение

 

перечня

 

технологических

 

параметров

характеризующих

 

отклонение

 

показателей

 

функциони

рования

 

основного

 

технологического

 

оборудования

 

от

 

эталонных

 

моделей

;

 

сбор

передача

хранение

 

данных

 

о

 

состоянии

 

основ

ного

 

технологического

 

оборудования

 

и

 

формирование

 

статистики

 

на

 

основании

 

математических

 

моделей

 

с

 

целью

 

повышения

 

надежности

 

его

 

работы

выдачи

 

рекомендаций

 

по

 

техническому

 

обслуживанию

 

и

 

экс

плуатации

 

основного

 

технологического

 

оборудования

;

 

предоставление

 

прогностических

 

уведомлений

 

о

 

воз

можных

 

неисправностях

 

основного

 

технологического

 

оборудования

 

и

 

выдача

 

рекомендаций

 

по

 

их

 

устра

нению

 

выявление

 

на

 

ранних

 

стадиях

 

изменений

 

технического

 

состояния

 

основного

 

технологического

 

оборудования

;

 

оценка

 

остаточного

 

ресурса

 

элементов

 

основного

 

тех

нологического

 

оборудования

;







Page 2


background image

10

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 3 (22), 

сентябрь

 2021

 

прогнозирование

 

вероятности

 

наступления

 

аварийных

 

событий

.

Организация

 

такой

 

работы

 

требует

 

цифровой

 

зрелости

 

от

 

команды

В

 2020 

году

 «

Россети

 

Тюмень

» 

одними

 

из

 

пер

вых

 

в

 

отрасли

 

приступили

 

к

 

реализации

 

профильной

 

Про

граммы

 «

Цифровая

 

трансформация

 

АО

 «

Россети

 

Тюмень

» 

2020–2030 

гг

.», 

определяющей

 

перспективные

 

планы

 

технологического

 

и

 

цифрового

 

развития

 

электросетевого

 

комплекса

 

Тюменской

 

области

Ханты

Мансийского

 

авто

номного

 

округа

 – 

Югры

 

и

 

Ямало

Ненецкого

 

автономного

 

округа

.

ОБЪЕКТ

 

НАБЛЮДЕНИЯ

 

И

 

ПОКАЗАТЕЛИ

От

 

чего

 

же

 

зависит

 

бесперебойная

 

работа

 

энергетическо

го

 

оборудования

что

 

будет

 

объектом

 

мониторинга

 

и

 

диа

гностики

на

 

какие

 

характеристики

 

мы

 

будем

 

опираться

Чтобы

 

определиться

 

с

 

понятиями

обратимся

 

к

 

ГОСТ

 

Р

 

58908.1-2020/

МЭК

 81346-1:2009 «

Промышленные

 

систе

мы

установки

оборудование

 

и

 

промышленная

 

продукция

Принципы

 

структурирования

 

и

 

коды

Часть

 1. 

Основные

 

правила

» [1]. 

В

 

первую

 

очередь

 

нас

 

интересует

 

объект

.

Определение

 

термина

 «

объект

» 

носит

 

очень

 

общий

 

ха

рактер

 

и

 

охватывает

 

все

 

элементы

над

 

которыми

 

осущест

вляются

 

действия

 

на

 

протяжении

 

всего

 

жизненного

 

цикла

 

системы

Большинство

 

объектов

 

имеют

 

физическое

 

вопло

щение

поскольку

 

они

 

материальны

Однако

 

существуют

 

объекты

которые

 

не

 

имеют

 

физического

 

воплощения

но

 

существуют

 

для

 

определенных

 

целей

например

:

 

для

 

целей

 

структурирования

 (

то

 

есть

 

системы

);

 

для

 

идентификации

 

совокупности

 

информации

.

В

 

нашем

 

случае

 

речь

 

будет

 

идти

 

о

 

воздушных

 

линиях

 

электропередачи

На

 

рисунке

 1 

показаны

 

основные

 

элементы

 

ЛЭП

.

Очевидно

что

 

перед

 

нами

  «

техническая

 

система

 — 

группа

 

компонентов

работающих

 

совместно

 

для

 

достиже

ния

 

определенной

 

цели

Это

 

некоторая

 

инфраструктура

 

для

 

процесса

состоящего

 

из

 

ряда

 

действий

ориентиро

ванных

 

на

 

достижение

 

намеченного

 

результата

» (

в

 

нашем

 

случае

 — 

для

 

передачи

 

электроэнергии

 

от

 

производителя

 

к

 

потребителю

 — 

прим

автора

).

Далее

. «

Объект

 

обладает

 

связанной

 

с

 

ним

 

информаци

ей

Это

 

важное

 

утверждение

потому

 

что

 

весь

 

процесс

 

про

ектирования

 

и

 

разработки

вплоть

 

до

 

реализации

  (

и

 

под

держания

 

в

 

работоспособном

 

состоянии

 — 

прим

автора

), 

имеет

 

дело

 

только

 

с

 

информацией

Важно

 

понимать

что

 

этой

  «

связанной

 

информацией

» 

можно

 

манипулировать

 

совершенно

 

иначе

чем

 

реальным

 

объектом

представлен

ным

 

этой

 

информацией

».

Следующий

 

вопрос

 — 

из

 

чего

 

складывается

 

информа

ция

 

об

 

объекте

Для

 

каждого

 

объекта

 

управления

 

создает

ся

 

система

 

показателей

 

и

 

методика

 

получения

 

данных

 

для

 

расчета

 

значений

Затем

 

определяется

 

целевое

 (

норматив

1 — провода 

(для передачи 

электроэнергии);
2 — изоляторы 

(изолируют про-

вода от опоры), 

линейная армату-

ра (для закрепле-

ния проводов на 

изоляторах);
3 — грозоза-

щитные тросы, 

а также зазем-

ления, разряд-

ники и другие 

виброгасители 

(в качестве до-

полнительного 

элемента);
4 — тросостойка;
5 — траверсы 

опоры;
6 — опоры 

(поддерживают 

провода на опре-

деленной высоте 

над уровнем зем-

ли или воды);
7 — фундаменты 

(для установки 

опор)

1

2

4

3

2

5

2

6

7

7

Рис

. 1. 

Основные

 

элементы

 

воздушной

 

ЛЭП

ное

состояние

 (

как

 

должно

 

быть

, “to be”) 

в

 

виде

 

значения

 

целевого

 

показателя

 (

показателей

). 

И

 

наконец

в

 

ходе

 

на

блюдения

 

за

 

объектом

определяется

 

реальное

 

состояние

 

(

как

 

есть

, “as is”) 

и

 

прогноз

 

развития

 

состояния

 

при

 

наличии

 

или

 

отсутствии

 

действий

 

в

 

отношении

 

объекта

 — 

сценарии

 

проектов

 (

задач

). 

Набор

 

проектов

 (

задач

по

 

всем

 

объектам

 

управления

 

анализируется

 

в

 

модели

 

приоритизации

 

проектов

 

с

 

учетом

 

сценарных

 

вариантов

и

 

по

 

итогам

 

выбора

 

оптимального

 

общего

 

сценария

 

создается

 

итоговый

 

проект

 (

задача

), 

ис

полнение

 

которого

 

контролируется

 

в

 

дальнейшем

Изобразим

 

все

 

это

 

в

 

виде

 

схемы

описывающей

 

связи

 

между

 

основными

 

составляющими

 

процесса

объектом

 

наблюдения

данными

показателями

 

и

 

субъектом

 

управ

ления

 (

рисунок

 2). 

Очень

 

важно

 

обратить

 

внимание

 

на

 

тра

диционную

 

ошибку

которая

 

приводит

 

к

 

недопониманию

 

между

 

производителем

 

информационного

 

продукта

 (

функ

циональный

 

элемент

  «

наблюдатель

») 

и

 

субъектом

 

управ

ления

Информационный

 

продукт

 

в

 

виде

 

данных

 

дистанци

онного

 

зондирования

 

Земли

 

является

  «

полуфабрикатом

» 

для

 

создания

 

на

 

их

 

основе

  «

показателей

», 

необходимых

 

субъекту

 

управления

 

для

 

принятия

 

оперативных

 

решений

Центральным

 

звеном

 

в

 

процессе

 

и

 

системе

 

отношений

 

по

 

объективным

 

причинам

 

выступает

  «

оператор

». 

Именно

 

«

оператор

» 

оказывает

 

непосредственное

 

взаимодействие

 

Диагностика

 

и

 

мониторинг







Page 3


background image

11

с

 «

объектом

» 

управления

 

и

 

решает

 

поставленные

 «

субъек

том

» 

управления

 «

задачи

» 

по

 

достижению

 

заданных

 «

пока

зателей

», 

которые

 

являются

 

результатом

 

достижения

 «

це

лей

» 

предприятия

На

 

рисунке

 2 

видно

как

 

все

 

процессы

 

замыкаются

 

на

 «

оператора

». 

Отсутствие

 

такого

 

звена

 

или

 

его

 

устранение

 

из

 

процесса

 

разрушает

 

всю

 

модель

 

органи

зации

 

деятельности

Важно

 

отметить

что

 

на

 

функциональном

 

звене

 «

опе

ратор

» 

сходятся

 

обычные

 

процессы

  «

управления

 

объ

ектом

» 

и

  «

управления

 

данными

», 

которые

 

необходимо

 

преобразовывать

 

в

  «

показатели

» 

для

 

оценки

 

ситуации

 

и

 

принятия

 

управленческих

 

решений

Вопрос

 

закрепле

ния

 

задачи

 «

управления

 

данными

» 

за

 

оператором

 

основ

ного

 

производственного

 

процесса

 

или

 

создания

 

специа

лизированного

  «

оператора

 

по

 

управлению

 

данными

» 

остается

 

открытым

о

 

чем

 

мы

 

поговорим

 

в

 

конце

 

дан

ной

 

статьи

.

Теперь

 

перейдем

 

от

 

те

ории

 

к

 

практике

поскольку

 

целью

 

Проекта

 

является

 

разработка

 

системы

 

сбо

ра

обработки

анализа

 

от

клонений

 

от

 

нормативных

 

значений

 

показателей

 

со

стояния

 

объектов

 

электро

сетевого

 

комплекса

 

при

 

техническом

 

осмотре

 

элек

трооборудования

 

для

 

по

следующего

 

планирования

 

действий

 

при

 

плановых

 

и

 

аварийных

 

ремонтно

восстано

вительных

 

работах

 

на

 

конкретном

 

предприятии

.

Все

 

дефекты

 

и

 

повреждения

 

воздушных

 

линий

 

элек

тропередачи

 (

ВЛ

можно

 

разделить

 

на

 

несколько

 

больших

 

групп

В

 

таблице

 1 

приведена

 

обобщенная

 

информация

 

о

 

повреждениях

подлежащих

 

контролю

 

при

 

обследовании

 

и

 

способах

 

получения

 

информации

.

Видно

что

 

основная

 

часть

 

работ

 

по

 

обследованию

 

ЛЭП

 

выполняется

 

дистанционно

Чтобы

 

минимизировать

 

затраты

 

на

 

этот

 

процесс

предлагается

 

оптимальная

 

тех

нология

 — 

использование

 

беспилотных

 

летательных

 

ап

паратов

 

с

 

разной

 

полезной

 

нагрузкой

 

в

 

зависимости

 

от

 

выполняемой

 

задачи

  (

аэрофотокамера

лазерный

 

сканер

тепловизор

 

и

 

т

.

п

.).

Рис

. 2. 

Семантическая

 

модель

 

(INTELTEQ

®

построения

 

системы

 

дистанционного

 

зондирования

 

Земли

 

для

 

целей

 

оперативного

 

управления

 

Табл

. 1. 

Обобщенный

 

перечень

 

повреждений

подлежащих

 

контролю

 

при

 

обследовании

 (

материалы

 

предоставлены

Службой

 

производственной

 

безопасности

 

и

 

производственного

 

контроля

 

АО

 «

Россети

 

Тюмень

»)

Неисправность

Способы

 

получе

ния

 

информации

Периодичность

 

проверок

Неисправности

 

на

 

трассах

 

ВЛ

к

 

которым

 

относится

 

нарушение

 

неприкосновенности

 

охран

ной

 

зоны

проведение

 

каких

либо

 

несанкционированных

 

работ

загромождение

 

пространства

 

под

 

опорами

 

и

 

проводами

а

 

также

 

отсутствие

 

или

 

неисправное

 

состояние

 

защиты

 

оснований

 

опор

мостков

 

и

 

т

.

п

.

Аэросъемка

Не

 

реже

 1 

раза

 

в

 

год

Неисправности

 

металлических

 

опор

 

и

 

фундаментов

отсутствие

 

условных

 

обозначений

нумерации

 

опор

предупредительных

 

плакатов

наклон

 

опор

повреждения

 

фундаментов

 

или

 

процессы

 

в

 

грунте

 

вблизи

 

опор

нарушения

 

в

 

металлических

 

элементах

 

опор

Аэросъемка

визу

альное

 

обследова

ние

 

на

 

местности

Не

 

реже

 1 

раза

 

в

 

год

Неисправности

 

на

 

проводах

грозозащитных

 

тросах

наличие

 

оборванных

 (

лопнувших

или

 

перегоревших

 

проволок

разрегулировка

 

проводов

изменение

 

стрел

 

провеса

 

и

 

расстояний

 

от

 

проводов

 

ВЛ

 

до

 

земли

 

или

 

пересекаемых

 

объектов

повреждения

 

и

 

коррозия

 

проводов

 

и

 

тросов

отсутствие

 

гасителей

 

вибрации

неисправности

 

в

 

креплениях

 

и

 

пр

.

Аэросъемка

 

плюс

 

визуальное

 

обследование

 

на

 

местности

Не

 

реже

 1 

раза

 

в

 

год

Неисправности

 

в

 

подвесках

 

и

 

арматуре

Аэросъемка

в

 

том

 

числе

 

ультрафио

летовая

 

и

 

инфра

красная

Не

 

реже

 1 

раза

 

в

 

год

отдельные

 

виды

 

проверки

 

не

 

нормируются

Неисправности

 

заземляющих

 

устройств

Визуальное

 

обследование

 

на

 

местности

Не

 

реже

 1 

раза

 

в

 

год







Page 4