Cокол AI — система мониторинга ЛЭП для стабильного электроснабжения

Мы разработали систему мониторинга с воздуха, которая в 20 раз увеличивает скорость и на 75% снижает операционные затраты при инспекции ЛЭП по сравнению с традиционным, «пешим» способом.

Рассказываем об этом в статье.

Воздушные линии электропередач (ВЛ) — сложные сооружения, с помощью которых электричество передается на большие расстояния. Линии могут выйти из строя из-за природных явлений — обледенение проводов, удар молнии, падение деревьев, — а также по причине износа конструкции или незамеченного вовремя дефекта.

Распределение причин отказов ЛЭП:

Из-за чего происходит обрыв ЛЭП?

50% — повреждение изолятора
21% — нарушение на проводах
12% — прочие причины

7% — повреждение опоры и конструкции
5% — повреждение кабеля
5% — падение деревьев

Более 74% воздушных линий электропередач выработало свой нормативный срок службы

Для любого человека временное отключение электричества — неприятный сюрприз: не работает компьютер, зарядка от телефона, телевизор. Для предприятий непрерывного цикла отсутствие электричества — беда, которая ведет к серьезным убыткам. Банки не могут провести срочные транзакции, медицинские учреждения — использовать оборудование для помощи пациентам, производственные предприятия — продолжать рабочие процессы.

*SAIFI — среднее количество длительных перерывов в электроснабжении на одного потребителя в год
*SAIDI — cредняя продолжительность перерывов в электроснабжении на одного потребителя в год

Для сетевой компании, которая несет ответственность за электроснабжение, такие аварии — пятно на репутации, экономические потери (экстренная мобилизация службы электромонтеров, ремонт) и даже угроза судебного разбирательства от предприятий, потерпевших убытки за время восстановительных работ.

Также обрыв ЛЭП или затяжной ремонт приводят к снижению показателей SAIFI* и SAIDI* — главных критериев надежного электроснабжения.

Поскольку предотвратить аварию экономически выгоднее, чем ликвидировать последствия, электромонтеры регулярно проводят проверку:

Это традиционный наземный метод, у которого есть недостатки:

Как происходит осмотр ЛЭП?

1.

Человеческий фактор: незамеченные дефекты могут привести к ЧП.

2.

Длительность процедуры, в том числе долгий поиск уже поврежденного участка.

3.

Экономические потери для сетевой компании из-за необходимости отключать ЛЭП при плановом верховом осмотре.

Альтернативный или дополнительный метод — осмотр ЛЭП с воздуха с помощью беспилотного воздушного судна (БВС), с его помощью можно провести: верховой осмотр опор ЛЭП для выявления дефектов; диагностический облет по всей протяженности ЛЭП для выявления дефектов опор, пролетов и нарушений в охранной зоне; топографо-геодезические работы — создание на основе данных БПЛА 3D-моделей местности и ВЛ для проекта их строительства и реконструкции. Аэрофотосъемка сокращает сроки и повышает безопасность работ, но у метода также есть недостатки. Среди них:

осмотр всей длины ВЛ — раз в год

выборочный осмотр участков — при аварии

верховой осмотр — раз в шесть лет

4.

Травмоопасность: как пример,129 человек пострадало при проверке ВЛ в третьем квартале 2019 года (27% — падение с высоты, 23% — поражение электрическим током).

нет единой методики проведения облетов и сбора информации

обработка данных «вручную» — трудоемкий процесс, при котором необходимо отсмотреть все изображения, собранные при мониторинге, сделать ортофотопланы и фотограмметрии отснятых участков

дефицит профессиональных операторов БПЛА

сложность процедуры согласования полетов

Мы создали и совершенствуем систему для мониторинга ЛЭП, которая учитывает некоторые из ограничений аналогов. В разработке принимают участие специалисты трех направлений: эксперты в беспилотных технологиях, искусственном интеллекте и энергетике.

«Cокол AI». Цифровая платформа мониторинга ЛЭП

Система включает в себя конвертоплан вертикального взлета и посадки InnoVtol и ПО, которое позволяет автоматизировать планирование облетов, формирование полетных заданий, полет и сбор материала и обработку полученного материала.

С помощью системы «Cокол AI» можно уточнить и актуализировать паспортные сведения о линиях и опорах (координаты и тип опор), а также выявлять дефекты опор и изоляторов, наличие древесно-кустарниковой растительности в охранной зоне с определением площади и высоты.

Наша система мониторинга обладает классическими для аэрофотосъемки преимуществами, а также решает ряд вопросов, проблемных для других игроков рынка. С помощью машинного обучения мы автоматизировали процесс обработки данных: не требуется формировать вручную ортофотоплан, система находит дефекты и их координаты по отдельным фотографиям с полета, что существенно ускоряет ликвидацию проблемы. При осмотре не нужно отключать ЛЭП, что экономит финансы сетевой компании.

Дефицит кадров в области управления беспилотниками мы также стараемся решить. Во-первых, благодаря автоматизированному формированию полетного задания для БВС. Во-вторых, после внедрения продукта мы продолжаем консультировать заказчика и в том числе обучаем работе с нашей системой персонал.

Эмиль Бурганов

Руководитель Лаборатории развития продуктов в сфере ИИ в новых материалах Университета Иннополис

Благодаря применению системы заказчик получает такие выгоды, как:

Преимущества внедрения системы и дальнейшее развитие

1.

InnoVtol, самолет вертикального взлета и посадки, обладает большой дальностью полета (до 200 км), устойчив при сильном ветре и на больших высотах благодаря карбоновому корпусу, не требует взлетно-посадочной полосы или пускового устройства, высокая скорость полета по сравнению с коптером.

2.

Собственная платформа конвейерной обработки данных позволяет максимально эффективно использовать вычислительные ресурсы и сократить время при обработке материалов.

сокращение времени на поиск нарушения при отключения

сокращение эксплуатационных затрат на обслуживание ВЛ и продление срока их службы

уменьшение объема недоотпуска электроэнергии промышленным потребителям

минимизация человеческого фактора при осмотрах

Эффекты в цифрах

Система мониторинга «Сокол AI» в энергетике будет дорабатываться: расширим пул определяемых дефектов, постараемся сделать эксплуатацию продукта еще проще для пользователя и эффективнее для конечного заказчика.

В разработке модули системы, которые определяют:

Эмиль Бурганов

Руководитель Лаборатории развития продуктов в сфере ИИ в новых материалах Университета Иннополис

Продукт также может быть адаптирован под задачи других компаний, где есть протяженные объекты и важно оперативное предупреждение или устранение аварий. Например, в нефтегазовом секторе, транспортной сфере.

состояние опор: сколы, разрушения, состояние металлоконструкций, наличие птичьих гнезд, напор вдоль или поперек линии сверх нормы

состояние проводов и тросов: повреждения, переплетения, обрыв, наличие газотросов и проч.

мониторинг трассы ВЛ: наличие строений, складирования материала, проведение строительно-монтажных работ

состояние траверсы: деформация, изгиб, срыв крепления