Robo Crawler monitoruje podzemní napájecí kabely

Často předtím, než napájecí kabel odejde, vydá několik jemných známek úzkosti. Bohužel mnoho kritických distribučních kabelů je pod zemí, což lidem ztěžuje přístup a sledování. Nyní však nový robot pro procházení kabelů, vyvinutý výzkumníky z University of Washington (UW), Seattle, by mohl poskytnout tolik potřebný vhled do zdraví podzemních energetických systémů.

Obrázek ukazuje část robota, který je navržen tak, aby autonomně procházel podzemními napájecími kabely a pomocí palubních senzorů detekoval poškození. Tím, že robot odhalí špatný kabel dříve, než selže, může energetickým společnostem ušetřit čas a peníze na údržbu a opravy elektrické sítě.

Monitorování kabelových systémů je jedním ze svatých grálů energetického průmyslu, říká Don Von Dollen, programový manažer programu IntelliGrid na Výzkumný ústav elektrické energie (EPRI), v Palo Alto, CA. Když dojde k poruše kabelu, je opravdu těžké to najít, vykopat a opravit. Přijít s dobrou diagnostikou je dlouhodobá výzva a je to tvrdý oříšek.

Po desetiletí výzkumníci a utilitáři pracovali na různých způsobech monitorování energetických sítí. Tradiční metoda, která se používá již 50 let, se nazývá test s vysokým potenciálem, říká Von Dollen. V podstatě odpojíte kabel a pošlete přes něj velké napěťové špičky, říká. Pokud se vyskytnou nějaké problémy, způsobí to selhání kabelu. Je to metoda hrubou silou, říká, ale pokud kabel selže, je to alespoň v kontrolovaném nastavení. V poslední době lidé používají radar k detekci poruch.

Ale tyto metody vyžadují značné množství lidské interakce. Výzkumníci UW přistoupili k výzvě tím, že navrhli robota, který dokáže autonomně procházet podzemními kabely uloženými v potrubí a tunelech. Robot, který se kutálí na malých neoprenových kolečkách a je poháněn baterií, pevně obejme kabel, zatímco jeho tři palubní senzory snímají známky opotřebení. Pouze asi 10 procent podzemních kabelů se nachází v potrubí nebo tunelech (zbytek je uložen přímo v zemi). Ale tyto kabely jsou často těmi, které zažívají neočekávané podmínky, jako je kapání vody, říká Alexandr Mamishev , profesor elektrotechniky na UW a vedoucí projektu, díky čemuž jsou náchylnější k poruchám.

Monitorování těchto podzemních energetických systémů je dvoudílný problém, říká Mamishev. Za prvé, terén je pro robota obtížný k samostatné navigaci. Míle kabelů se skládají ze zkroucení, zákrutů, držáků a převisů, které mohou bránit postupu. Tyto úvahy byly nedílnou součástí návrhu, říká. Robot má gyroskop, který pomáhá udržovat rovnováhu, a stabilizační ramena, která ho pomáhají napravit, pokud sklouzne z dráhy. Robot je postaven v segmentech, trochu jako vlak s více auty, a sedí tři palce nad kabelem. Jeden segment je věnován řízení robota a druhý obsahuje senzory a jednotky pro zpracování dat.

Druhý problém s monitorováním napájecích kabelů se týká typu použitého senzoru. Mamishev má podezření, že kombinace senzorů dokáže najít problémy v kabelech lépe než jedna jediná metoda. Proto robot jeho týmu obsahuje tepelný senzor k lokalizaci horkých míst; akustický senzor pro lokalizaci tichého praskání, praskání a praskání jisker z částečného elektrického výboje; a dielektrický senzor pro měření přítomnosti vlhkosti, která mohla prosakovat do izolace. Robot má navíc videokameru, takže jeho postup lze na dálku sledovat.

Mamishev a jeho tým nedávno vzali robota do New Orleans, aby ho otestovali v Michoud NASA Assembly Facility společnosti Lockheed Martin. Cílem bylo najít škody, které mohl způsobit hurikán Katrina, protože slaná voda z povodní může prosakovat do izolace kabelů. Poškození na drátech zařízení nenašli. Nicméně tento první test v terénu byl dobrým důkazem konceptu, říká Mamishev, a robot úspěšně navigoval tři míle kabelu.

Technologie výzkumníků vypadá velmi vzrušující a slibná, říká Dave Hawkins, projektový manažer pro integraci obnovitelných zdrojů ve společnosti Kalifornský nezávislý systémový operátor , nezisková organizace, která spravuje většinu státní sítě vysokého napětí. Robot by mohl zlepšit elektrickou spolehlivost tím, že by identifikoval kabely, které dosáhly konce své životnosti, říká. Díky předvídání potenciálních poruch lze kabely vyřadit z provozu plánovaným způsobem, což šetří čas a peníze.

Von Dollen z EPRI říká, že výzkum je na správné cestě k vyřešení části průmyslového problému s monitorováním kabelů. Je to zajímavý přístup, říká. Protože je však robot o několik palců vyšší než potrubí, může mít potíže s navigací v těsných prostorech v potrubí a potrubí, kde jsou uloženy některé kabely.

Mamishev říká, že robot má potenciál zmenšit se na výšku asi jednoho palce, ale ne tenčí. Přesto i při výšce tří palců se může stále bez překážek plazit podél řady podzemních kabelových systémů, říká.

V příštích měsících vědci plánují nahradit současné tuhé stabilizátory novými, které budou flexibilní a přizpůsobivé. Pak, pokud robot narazí na těsný prostor, paže se mohou ohnout; pokud se nakloní, paže mohou robota narovnat přesněji. Kromě toho Mamishev přidá další baterie, možná přidáním dalších segmentů do robotického vlaku.

Roboti mají potenciál být relativně brzy komercializováni, říká. Termín by však zcela závisel na zájmu komerčních partnerů. Pokud bychom měli dobré partnery, říká, do jednoho roku bychom mohli nabídnout službu kontroly kabelů.

skrýt