АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАДИЦИОННЫХ И СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МОНИТОРИНГА ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
Аннотация
Проводится всесторонний анализ эффективности традиционных и современных технологий мониторинга линий электропередач (ЛЭП). Линии электропередач являются критически важным элементом энергетической инфраструктуры, и их надежная эксплуатация напрямую влияет на экономическую стабильность и безопасность. Традиционные методы мониторинга, такие как визуальные осмотры и механические устройства, долгое время оставались основными инструментами контроля, однако их ограниченная точность, высокая зависимость от человеческого фактора и невозможность оперативного выявления скрытых дефектов делают их менее эффективными в условиях возрастающих нагрузок на энергосистемы. Современные технологии, включая беспилотные летательные аппараты (БПЛА), интернет вещей (IoT), автоматизированные системы мониторинга и цифровые двойники, предлагают принципиально новые возможности для контроля состояния ЛЭП. Они обеспечивают высокую точность диагностики, непрерывный сбор данных в реальном времени, снижение эксплуатационных затрат и повышение безопасности персонала. В статье представлена классификация как традиционных, так и современных методов, а также проведен их сравнительный анализ по ключевым параметрам: точность, скорость реагирования, стоимость, безопасность и влияние на эксплуатацию. Результаты исследования демонстрируют, что современные технологии превосходят традиционные подходы по всем рассмотренным критериям. В частности, использование IoT и БПЛА позволяет минимизировать человеческий фактор, сократить время инспекций и повысить детализацию данных. Системы цифровых двойников дают возможность прогнозировать возможные аварии и оптимизировать плановое обслуживание. Однако успешное внедрение инновационных решений требует дополнительных инвестиций, обучения персонала и интеграции с существующими системами управления. В заключении делается вывод о стратегической важности перехода на современные технологии мониторинга ЛЭП для повышения надежности и устойчивости энергетической инфраструктуры. Несмотря на высокие первоначальные затраты, их долгосрочные преимущества, включая снижение аварийности, экономию ресурсов и повышение безопасности, полностью оправдывают инвестиции. Авторы подчеркивают необходимость дальнейшего развития цифровых технологий в энергетике для обеспечения стабильного и эффективного функционирования электросетей
Список литературы
1. Alhassan A.B., Zhang X., Shen H. [et al.]. Precise Motion Control of a Power Line Inspection Robot Using Hybrid Time Delay and State Feedback Control, Frontiers in Robotics and AI, 2022, Vol. 9. DOI: 10.3389/frobt.2022.746991. – EDN BCROIB.
2. Fan W., Zhang S., Zhu W., Zhu H. An efficient dynamic formulation for the vibration analysis of a mul-ti-span power transmission line excited by a moving deicing robot, Applied Mathematical Modelling, 2022, Vol. 103, pp. 619-635. DOI: 10.1016/j.apm.2021.10.040. – EDN ZPBNPT.
3. Li X.P., Shang D.Y., Li F.J., Cao W.L. Dynamic Modeling and DME Evaluation of Power Transmission Line Inspection Robots, Dongbei Daxue Xuebao/Journal of Northeastern University, 2020,
Vol. 41, No. 9, pp. 1280-1284. Available at: https://doi.org/10.12068/j.issn.1005-3026.2020.09.011.
4. Chen M., Tian Yu., Xing Sh. [et al.]. Environment Perception Technologies for Power Transmission Line Inspection Robots, Journal of Sensors, 2021, Vol. 2021, No. 1, pp. 10.1155/2021/5559231. DOI: 10.1155/2021/5559231. EDN XLWPAO.
5. Rigatos G., Zervos N., Siano P. [et al.]. A nonlinear optimal control approach for underactuated power-line inspection robots, Robotica, 2022, Vol. 40, No. 6, pp. 1979-2009. DOI: 10.1017/s026357472100148x. EDN HKYIBX.
6. Afanaseva Olga, Tulyakov Timur, Romashin Daniil and Panova Anastasia. Development of a Robotic Complex for the Manufacture of Parts Used in Civil Engineering, Engineering Research Transcripts, 2023, 3, pp. 51-58. DOI: https://doi.org/10.55084/grinrey/ERT/978-81-964105-0-6_6.
7. Disyadej T., Kwanmuang S., Muneesawang P. [et al.]. Smart Transmission Line Maintenance and In-spection using Mobile Robots, Advances in Science, Technology and Engineering Systems, 2020, Vol. 5, No. 3, pp. 493-500. DOI: 10.25046/aj050361. EDN FXDUVY.
8. Wang, Y., Yuan Ch., Zhai Y. Mechanism Design and Analysis of a New Overhead Transmission Line Inspection Robot, Xibei Gongye Daxue Xuebao, 2020, Vol. 38, No. 5, pp. 1105-1111. DOI: 10.1051/jnwpu/20203851105. EDN UZPTHH.
9. Velikanov V.S. Prognozirovanie nagruzhennosti rabochego oborudovaniya kar'ernogo ekskavatora po nechetko-logisticheskoy modeli [Mining excavator working equipment load forecasting according to a fuzzy-logistic model], Zapiski Gornogo institute [Journal of Mining Institute], 2020, Vol. 241, pp. 29-36. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.29.
10. Krestovnikov K.D., Cherskikh E.O., Savel'ev A.I. Issledovanie vliyaniya dliny promezhutochnogo mag-nitoprovoda na kharakteristiki magnitnogo zakhvata dlya robototekhnicheskikh kompleksov gor-nodobyvayushchey promyshlennosti [Investigation of the influence of the length of the intermediate magnetic circuit on the characteristics of magnetic gripper for robotic complexes of the mining industry], Zapiski Gornogo institute [Journal of Mining Institute], 2020, Vol. 241, pp. 46-52. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.46.
11. Yuan L. Fabrication of metallic parts with overhanging structures using the robotic wire arc additive manufacturing, Journal of Manufacturing Processes, 2021, Vol. 63, pp. 24-34. Available at: https://doi.org/ 10.1016/j.jmapro.2020.03.018.
12. Blatnický M., Dižo J., Gerlici J. [et al.]. Design of a robotic manipulator for handling products of auto-motive industry, International Journal of Advanced Robotic Systems, 2020, Vol. 17, No. 1. DOI: 10.1177/1729881420906290. EDN NKYYJJ.
13. Ja.F.O. Mammadov, Valiyeva B.A.K., Huseynova A.S.G., Hasanova Ye.M.G. Development of diagnos-tic subsystem for manufacturing active elements in instrument-making industry, Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, Computer Science and Informatics, 2022, No. 1,
pp. 16-21. DOI: 10.24143/2073-5529-2022-1-16-21. EDN JPEWZU.
14. Kakou P., Bukhari M., Wang J., Barry O. On the vibration suppression of power lines using mobile damping robots, Engineering Structures, 2021, Vol. 239, pp. 112312. DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112312.
EDN CHTAXH.
15. Qin X., Jia Bo., Lei J. [et al.]. A novel flying–walking power line inspection robot and stability analysis hanging on the line under wind loads, Mechanical Sciences, 2022, Vol. 13, No. 1, pp. 257-273. DOI: 10.5194/ms-13-257-2022. EDN SJCYNJ.
16. Mal’Tsev P.A., Shatilova N.A., Abramkin S.E. and Podkina M.E. Designing a Digital Twin in Oil and Gas Technologies: Technology Integration, 2024 XXVII International Conference on Soft Computing and Measurements (SCM), Saint Petersburg, Russian Federation, 2024, pp. 352-355. DOI: 10.1109/SCM62608.2024.10554148.
17. Boronko E.A. and Novozhilov I.M. Designing an Information System for Monitoring the Electromagnet-ic Field of a Power Plant, 2024 Conference of Young Researchers in Electrical and Electronic Engineer-ing (ElCon), Saint Petersburg, Russian Federation, 2024, pp. 331-334. DOI: 10.1109/ElCon61730.2024.10468204.
18. Blaga F.S., Pop A., Hule V., and Indre C.I. The efficiency of modeling and simulation of manufacturing systems using Petri nets, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021,
Vol. 1169: 012005. Available at: https://doi.org/ 10.1088/1757-899x/1169/1/012005.
19. Pershin I.M., Kukharova T.V., Tsapleva V.V. Designing of distributed systems of hydrolithosphere processes parameters control for the efficient extraction of hydromineral raw materials, Journal of Phys-ics: Conference Series, Saint Petersburg, Virtual, 14–17 апреля 2020 года. Saint Petersburg, Virtual, 2021, pp. 012017. DOI: 10.1088/1742-6596/1728/1/012017. EDN SLJOFN.
20. Kukharova T.V., Pershin I.M., Utkin V.A. Modeling of a Decision Support System for a Psychiatrist Based on the Dynamics of Electrical Conductivity Parameters, Proceedings of the 2021 IEEE Confer-ence of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2021, Moscow, 26–28 January 2021. Moscow, 2021, pp. 975-978. DOI 10.1109/ElConRus51938.2021.9396273. EDN JYZAHJ.
21. Ilyushin Y., Mokeev A. The control system of the thermal field in tunnel furnace of a Conveyor type, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2017, Vol. 12, No. 22, pp. 6595-6605. EDN XNXPUK.
22. Syrkov A.G., Makhovikov A.B., Tomaev V.V., Taraban V.V. Prioritet v oblasti nanotekhnologiy Gornogo universiteta v Sankt-Peterburge - sovremennogo tsentra razrabotki novykh nanostrukturirovannykh me-tallicheskikh materialov [Priority in the field nanotechnologies of the mining university in saint peters-burg — a modern centre for the development of new nanostructured metallic materials], Tsvetnye metally [Tsvetnye Metally], 2023, No. 8, pp. 5-13. DOI: 10.17580/tsm.2023.08.01. EDN NQMQQJ.
23. Waleed D., Tariq U., Mukhopadhyay S., El-Hag A.H. Drone-Based Ceramic Insulators Condition Monitoring, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2021, Vol. 70, pp. 9427080. DOI: 10.1109/TIM.2021.3078538. EDN QPWOJO.
24. Huang Zh., Zhai X., Wang H. [et al.]. On the 3D Track Planning for Electric Power Inspection Based on the Improved Ant Colony Optimization and A∗ Algorithm, Mathematical Problems in Engineering, 2020, Vol. 2020, pp. 8295362. DOI: 10.1155/2020/8295362. EDN DIXFUV.
25. Suarez A., Salmoral R., Zarco-Perinan P.J., Ollero A. Experimental Evaluation of Aerial Manipulation Robot in Contact With 15 kV Power Line: Shielded and Long Reach Configurations, IEEE Access, 2021, Vol. 9, pp. 94573-94585. DOI: 10.1109/access.2021.3093856. EDN YIFYQO
