Proiect de cercetare in cadrul competitiei PNIII Programul 2 – Creșterea competivității economiei românești prin cercetare, dezvoltare și inovare Subprogramul 2.1 – Competivitate prin cercetare, dezvoltare și inovare Coordonator subprogram: UEFISCDI Tip proiect: Cecuri de inovare Cod proiect: PN-III-P2-2.1-CI-2017-0265 Contract: CI67/2017 Perioada: iulie 2017 – decembrie 2017 Furnizor: INCD-IMT Beneficiar: Tehnopro Engineering srl, Bucuresti
Proiectul «Sistem intelligent de senzori aeropurtati pentru monitorizarea starii instalatiilor electrice de inalta tensiune» are ca obiectiv realizarea unui sistem inteligent de senzori (senzor de ozon, senzor de presiune, senzor de umiditate, microfon, senzor de pozitie - GPS, a unui bloc de control si a unui sistem de radioemisie). Acest sistem poate sa fie instalat pe drone ( avioane si sau elicoptere) care survoleaza liniile aeriene de transport a energiei electrice de medie si inalta tensiune pentru a monitoriza prezenta ozonului si a celorlalte fenomene (sunete, flashuri de UV) asociate stadiilor premergatoare defectelor izolatoarelor.
Folosirea unei metode indirecte in detectarea descarcarilor electrice de tip Corona prin detectarea prezentei ozonului asociata cu zgomotele tipice acestor descarcari deschide o noua oportunitate in ceea ce priveste mentenanta preventiva a liniilor de transport aeriene a energiei electrice. Metoda si sistemul propus conduc la eliminarea completa a dezavantajelor specifice instalarii camerelor de televiziune pe drone ( greutate ridicate ceea ce face ca drona sa aiba autonomie mica, necesitatea de personal operativ care sa urmaresca cu atentie imaginile prelevate etc) . Estimarile preliminare arata ca greutatea sistemului propus nu depaseste 0.5 kg, iar consumul de energie este mic (100 mAh); distanta de detectare a O3 este mare ( peste 50m), eliminand astfel pericolul ca operatorul sa intre in zona de securitate a liniilor de transport si distributie a energiei electrice de medie si inalta tensiune (100 m).
Produsul ce se doreste a fi obtinut in urma derularii proiectului este un demonstrator. Acesta va avea o componenta hardware ce consta in sistemul de senzori (ozon, presiune, umiditate, microfon), un dispozitiv GPS, controlerul care va asocia prezenta ozonului cu pozitia geografica si o componenta software (interfata om masina, baza de date, sistemul de comanda al echipamentului). Avand in vedere problemele ce trebuiesc rezolvate, componenta software va fi realizata intr-o arhitectura deschisa, capabila a fi modificata intr-un timp scurt astfel incat sa asigure integrarea sistemului cu diversele mijloace existente pe piata in acest moment (inclusiv disponibile la diversi potentiali utilizatori).
Utilizatorul va executa o monitorizare asupra defectelor ce apar in echipamentele de transport si distributie a energiei electrice de medie si inalta tensiune pentru a determina cantitatile de ozon, natura si spectrul sunetelor generate de descarcarile tip corona asociate cu fenomenele ce apar in stadiile incipiente ale defectarii izolatoarelor. O atentie deosebita a fst acordata dezvoltarii algoritmului de corelare a informatiilor obtinute de la cele trei tipuri de senzori ozon, presiune, umiditate in vederea eliminarii alarmelor false.
Sistemul a fost proiectat intr-o arhitectura deschisa care permite interfatarea si a altor senzori in cazul in care se va constata in exploatare ca sistemul trebuie imbunatatit. Principalele componente ale sistemului sunt:
Asa cum se poate vedea in figura de mai sus sistemul de comunicatii se suprapune peste sistemul de monitorizare dispus in instalatia supravegheata si peste cel de avertizare indicare dispus in cadrul centrului de monitorizare. Aceasta suprapunere este intentionata semnificand faptul ca elemente ale sistemului de comunicatii se afla incluse in celelalte doua blocuri functionale.
Sistemul de monitorizare dispus dispus in instalatia supravegheata trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:
Elementele dispuse pe drona trebuie sa indeplineasca cerinte functionale deosebite precum:
Sistemul de monitorizare a defectelor
La nivel de schema bloc, sistemul de detectare- monitorizare a aparitiei defectelor in izolatori este este prezentat in figura urmatoare
Senzorul de Ozon
O situatie aparte o reprezinta detectatrea si monitorizarea prezentei ozonului in instralatiile de inalta tensiune Dispozitivele dezvoltate in acest domeniu au forme si dimensiuni specifice conditiilor concrete de experimentare, insa se bazeaza pe prezumtia ca structura asupra careia se fac masuratorile are o structura uniforma. Noutatea pe care o prezinta dispozitivul propus, se refera la constructia sa adecvata determinarii prezentei descarcarilor electrice (starii izolatiei) prin masurarea concentratiei de ozon. Din punct de vedere al solicitarilor fizico-c1imatice senzorul UV trebuie sa functioneze stabil intr-o gama larga de temperaturi -50 +80 C si la maxim 90% umiditate.
Dispozitivul realizat are un grad redus de intruziune putand fi montat in apropierea elementelor componente ale instalatiilor electrice din statii, pe stalpii liniilor de inalta tensiune, sau in salile de conexiuni fara a le aduce modificari acestora.
Dispozitivul este destinat pentru experimentari de uz industrial, dar poate fi utilizat si in conditii de laborator. Avantajele dispozitivului sunt: - simplitate constructiva; - siguranta in exploatare; - tehnologie de fabricatie simpla.
Reprezentarea schematica a sezorului de ozon figura urmatoare
Celula de absorbţie - Celula este alcatuita dintr-un corp 1 cu o lungime cuprinsa intre 80~100 mm in functie de lungimea de unda a luminii folosita pentru iradiere, este construită aluminiu si poate fi acoperita cu polimer de fluorocarbon pentru a fi inert la ozon. Ansamblul celulei trebuie să fie mecanic stabil astfel încât vibraţiile sau modificariale temperaturii mediului să nu afecteze alinierea optică. In partea laterala a corpului sunt prevazute doua gauri filetate in care se monteaza stuturile 2 prin care se face transferul continu al Ozonului cu exteriorul In partile laterale ale corpului celulei sunt montate sursa de lumina 3 si detectorul UV 4.
Sursa UV – este ales un LED-UV de putere mare tip: S-T39-H1-255 de la SETI (fig.3.4) cu spectru de radiatie ingust cuprins intre λ_p= 250~260 nm. Cu valoarea maxima (peak) de 255 nm
LED-ul UV trebuie să fie stabilizat electronic pentru a asigura o radiaţie constantă; orice variaţie a radiaţiei UV în timpul măsurării va duce la o eroare a măsurării. Alimentarea acestuia se face printr-un circuit ce asigura un control riguros al curentului pe LED
Detectorul UV - Sistemul optic este realizat cu fotodioda cu vid tip GUVV-T10 GH cu spectru ingust cuprins intre λ_p= 230~395 nm. Răspunsul acestui senzor şi electronica, este suficient de stabilă astfel încât analizorul să satisfacă criteriile de performanţă cerute.
