СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ И КОНТРОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
METHOD FOR IDENTIFICATION AND CONTROL OF HIGH-VOLTAGE EQUIPMENT

Изобретение относится к радиочастотным средствам электронных информационных систем, направленным на идентификацию и контроль высоковольтного оборудования, применяемого в системе электроснабжения при помощи средств индикации.
Изобретение основано на технике радиочастотной идентификации (RFID) и индикации состояния высоковольтного оборудования. RFID (англ. Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) - способ бесконтактной автоматизированной идентификации объектов, основанный на записи данных о маркируемых объектах в память микрочипов и их считывании через радиоканал. Индикация состояния высоковольтного оборудования позволяет определить изменение свойств и характеристик, заявленных в паспорте изделия, приводящих к дальнейшему развитию дефекта, старению оборудования, снижению срока его эксплуатации, аварийным ситуациям в системе электроснабжения.
Предлагаемая система предназначена для индикации состояния высоковольтного оборудования и его идентификации по месту нахождения для принятия эффективных мер для выявления неисправной работы оборудования, его места нахождения в минимально короткий срок, проведение технического обслуживания оборудования и восстановления работы системы электроснабжения. Данная система предусматривает обратную связь с производителями высоковольтного оборудования, что позволит улучшить качество выпускаемой продукции.
Известен способ маркировки и идентификации объекта (варианты) (Патент RU 2281552 С2, МПК G06K 5/00, опубл. 10.08.2006, бюл. №22), заключающийся в том, что осуществляют маркирование объекта данными, содержащими кодированную информацию или электронную цифровую подпись (ЭЦП), путем снабжения объекта устройством памяти или носителем информации с указанными данными с ЭЦП или наносят на объект указанные данные с ЭЦП. Для идентификации указанного объекта считывают указанные данные и передают их на устройство идентификации, в котором проверяют подлинность ЭЦП посредством обработки указанных данных с ЭЦП соответствующим ключом ЭЦП по соответствующему криптографическому алгоритму и/или проверяют легальность ЭЦП посредством определения наличия соответствующей записи в списке всех предъявленных к проверке и сохраненных данных с ЭЦП, а по положительному результату проведенной проверки подлинности и/или легальности подписи идентифицируют объекты.
Недостатком данного способа является то, что в основном он базируется на цифровой подписи и (или) графическом изображении носителя информации. Так в случае применения электронной подписи требуется ограниченный допуск к информации носителя, при этом изделия могут применяться в любой точке мира, что требует не только специального разрешения к базе данных, но и специального оборудования для дешифрования, это усложняет проверку подлинности изделия и требует дополнительных затрат. В случае графического изображения возможна подделка этого изображения, например, штрих кода.
Известен способ контроля подлинности и перемещения алкогольной продукции (варианты) (Патент 2292587 С1, МПК G06K 5/02, G06F 17/40, опубл. 27.01.2007, Бюл. №3), заключающийся в том, что каждой единице продукции присваивают идентификационный код, который вводят в базу данных сервера производителя, в качестве носителя идентификационных кодов для каждой единицы продукции используют радиочастотную метку в виде транспондера со встроенную антенной и микросхемой с записанными в нее идентификационными кодами, которой снабжают единицу продукции на конвейере при производстве. При перемещении продукции на складе или в пункте реализации осуществляют считывание идентификационных кодов поступившей продукции и ввод этих данных в базу данных на сервере склада или пункта реализации и одновременно в базу данных сервера фискального органа. При контроле сравнивают считанные и запомненные коды.
Недостатком данного способа является то, что отслеживание передвижения алкогольной продукции завершается у потребителя, которому не доступны сервисы производителя и тогда нарушается связь. Ведь именно потребитель может написать (высказать свое мнение) изготовителю о преимуществах и недостатках употребленной продукции, особенностях, высказать пожелания по вкусу, цвету, запаху, форме упаковки и так далее, что позволило бы улучшить качество продукции.
Известно устройство контроля состояния полимерных изоляторов (Патент 2688752 С1, МПК G01R 31/08, G06K 19/077, опубл. 22.05.2019, Бюл. №15), содержащее индикатор в виде RFID-метки, включающей гибкую ламинированную подложку прямоугольной формы, на которой закреплена антенна с геометрической модификацией изгиба плеч диполя в виде меандра, а два вывода антенны присоединены к двум полосам антенного слоя, расположенного в виде полос по краям гибкой ламинированной подложки прямоугольной формы, чип, имеющий свой индивидуальный код и прикрепленный контактными площадками к изгибам плеч антенны без применения шунтирующего контакта. Основная часть гибкой ламинированной подложки прямоугольной формы прикреплена к оболочке полимерного изолятора нетокопроводящим клеем ближе к заземленной части конструкции полимерного изолятора, а обе полосы антенного слоя прикреплены токопроводящим клеем к электродам полимерных изоляторов. Концы полос антенного слоя смыкаются и индикатор принимает форму кольцеобразного электрода. Наличие прохождения тока по чипу свидетельствует о нарушении диэлектрического состояния полимерного изолятора, что фиксируется регистрирующим устройством.
Недостатком известного устройства контроля состояния полимерных изоляторов является то, что метка ограничивается геометрической формой, материалом и способом исполнения и применима только для определенно типа изоляторов.
Известна система маркировки и проверки подлинности объекта (Патент 2759259 С1, МПК G01K 5/00, G06K 9/22, G06F 21/60, опубл. 11.11.2021, Бюл. №32), содержащая формирователь электронной цифровой подписи, RFID-метку, включающую кодированную информацию об объекте, и электронную цифровую подпись, сгенерированную формирователем на основе уникального идентификатора метки и секретного ключа, устройство проверки, включающее средство проверки электронной цифровой подписи при помощи открытого ключа. Для повышения достоверности подтверждения подлинности маркированного объекта электронная цифровая подпись защищена от несанкционированного считывания и перезаписи уникальным паролем, а формирователь и устройство проверки содержат уникальный пароль.
Недостаток известной системы маркировки и проверки подлинности объекта заключается в дополнительном формировании цифровой подписи, что требует установки специальных программ устройств. А индивидуальный доступ ограничивает возможности при замене одной метки на другую после восстановления свойств контролируемого объекта, если метку применить не только в качестве идентификатора, но и индикатора. Кроме того, для высоковольтного оборудования отсутствует необходимость в специальной цифровой подписи, так как оно ограничивается определенным кругом производителей, отвечающих за соответствие изделия определенным техническим требованиям.
В качестве прототипа выбрана известная система обеспечения подлинности продукции (Патент 2754036 С1, МПК G06F 17/00, G06Q 30/00, опубл. 25.08.2021 Бюл. №24), содержащая радиочастотную идентификационную метку, размещенную на продукции и/или ее упаковке, с хранимой на ней идентификационной информацией, средства обработки и хранения данных, выполненные с возможностью получения сигнала, поступающего от метки через средства обмена данными, и средства обмена данными, выполненные с возможностью коммуникации с радиочастотной идентификационной меткой и средствами обработки и хранения данных. Метка содержит один или несколько разделов памяти с различным объемом прав доступа, доступ к каждому из которых осуществляется после прохождения авторизации, а каждое действие, направленное на чтение и/или запись информации с метки, сопровождается фиксацией географических координат места, из которого такое действие было совершено, и/или идентификационной информации средства обмена данными, которое взаимодействует с меткой. Средства обработки и хранения данных выполнены в виде, по меньшей мере, одного удаленного сервера с базой данных. База данных организована по принципу реплицированной распределенной базы данных (блокчейна). В качестве средства обмена данными используют мобильное цифровое устройство. Радиочастотная идентификационная метка снабжена дополнительным электрическим контуром, при размыкании которого происходит передача сигнала средствам обработки и хранения данных, о чем средствами обработки и хранения данных производится соответствующая запись. Крепление радиочастотной идентификационной метки к продукции может осуществляться посредством адгезии клеевого слоя, нанесенного на одно из оснований метки, или интеграцией с продукцией путем вживления. Перед размещением на продукции специальными техническими средствами генерируются комплекты ключей с различным объемом прав доступа.
Недостатком системы обеспечения подлинности продукции является то, что данной меткой предусматривается только идентификация объекта, но метку можно применить и в качестве индикатора, например состояния высоковольтного оборудования, тогда в случае восстановления технических характеристик можно заменить одну метку на другую, что не предусматривает данная система.
Технической задачей изобретения является создание системы, позволяющей бесконтактно идентифицировать высоковольтное оборудование RFID-индикатором, применять эффективные меры по несанкционированному производству, вести учет и отслеживать передвижения высоковольтного оборудования от производителя к заказчику, хранить паспортные данные изделия, автоматизировано вести контроль и определять техническое состояние высоковольтного оборудования во время эксплуатации, вести взаимодействие производителя и заказчика.
Технический результат - сокращение времени на определение подлинности изделия, снижение количества подделок, повышение достоверности информации по ведению учета оборудования, обеспечение оперативного автоматизированного контроля технического состояния высоковольтного оборудования во время эксплуатации, повышение надежности работы как отдельно стоящего оборудования, так в целом системы электроснабжения.
Для решения поставленной задачи и достижения технического результата в системе идентификации и контроля высоковольтного оборудования, содержащей радиочастотную идентификационную метку, с чипом, имеющим идентификационной многозначный код, средства обработки и хранения данных, выполненные с возможностью получения сигнала, поступающего от метки через средство обмена данными, и средство обмена данными, выполненное с возможностью коммуникации с радиочастотной идентификационной меткой и средствами обработки и хранения данных, а каждое действие, направленное на чтение и/или запись информации с метки, сопровождается фиксацией идентификационной информации средством обмена данными, которое взаимодействует с меткой, согласно изобретению,  радиочастотная идентификационная метка применена в качестве RFID-индикатора или составляющей RFID-индикатора, который прикреплен к высоковольтному оборудованию, имеющему свое месторасположение на участке линии электропередачи или на электрической подстанции, причем идентификационной многозначный код чипа применен для индикации высоковольтного оборудования, при этом в случае срабатывания RFID-индикатора данные от радиочастотной идентификационной метки перестают поступать, что передается средствам обработки и хранения данных через средство обмена данными, а после восстановления работоспособности высоковольтного оборудования осуществляется прикрепление новой радиочастотной идентификационной метки с новым идентификационным кодом по месту расположения восстановленного высоковольтного оборудования, что передается средствам обработки и хранения данных совместно с датой замены RFID-индикатора.
Средства обработки и хранения данных, выполнены в виде, по меньшей мере, одного удаленного сервера с базой данных.
Средство обмена данными выполнено в виде считывающего устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фигуре показана структурная схема работы системы идентификации и контроля высоковольтного оборудования.
Система идентификации и контроля высоковольтного оборудования содержит радиочастотную идентификационную метку 1, с чипом, имеющим идентификационной многозначный код, средства обработки и хранения данных 2 (по меньшей мере, один удаленный сервер с базой данных), выполненные с возможностью получения сигнала, поступающего от метки 1 через средство обмена данными 7 (считывающее устройство), и средство обмена данными 7, выполненное с возможностью коммуникации с радиочастотной идентификационной меткой 1 и средствами обработки и хранения данных 2, а каждое действие, направленное на чтение и/или запись информации с метки, сопровождается фиксацией идентификационной информации средством обмена данными 7 (считывающим устройством), которое взаимодействует с меткой 1.
Радиочастотная идентификационная метка 1 является одновременно идентификатором и RFID-индикатором (или составляющей RFID-индикатора), который прикреплен к высоковольтному оборудованию. Высоковольтное оборудование с RFID-индикатором 8 устанавливается в определенных местах на объектах электросетевой компании 5 к которым относятся: электрические подстанции, включая районные, тяговые, распределительные подстанции и комплектные распределительные устройства; участки линий электропередачи в которые входят кабельные и воздушные линии низкого, среднего, высокого и сверхвысокого напряжения, контактная сеть, линии продольного электроснабжения, линии сигнализации, централизации и блокировки, линии, питающие тяговые и нетяговые потребители. Полученные данные состояния оборудования передаются от считывающего устройства 7 и записываются через объекты электросетевой компании 5, включая объединенные структурные подразделения 6, если таковые имеются, на сервер, который используется для обработки и хранения данных электросетевой компании.
Многозначный код чипа применен как для идентификации, так и для индикации высоковольтного оборудования. В случае срабатывания RFID-индикатора данные от радиочастотной идентификационной метки 1 перестают поступать, что передается средствам обработки и хранения данных 2 (по меньшей мере, одному удаленному серверу с базой данных) через средство обмена данными 7 (считывающее устройство). Причем после восстановления работоспособности высоковольтного оборудования осуществляется прикрепление новой радиочастотной идентификационной метки 1 с новым идентификационным кодом по месту расположения восстановленного высоковольтного оборудования, что фиксируется считывающим устройством и передается средствам обработки и хранения данных 2 совместно с датой замены RFID-индикатора.
Система идентификации и контроля высоковольтного оборудования работает следующим образом.
Радиочастотную идентификационную метку 1, являющуюся одновременно идентификатором и RFID-индикатором (или составляющей RFID-индикатора), закрепляют на высоковольтном оборудовании, после чего каждое идентификационное изделие (высоковольтное оборудование), маркируют, например типом оборудования по паспорту, номером партии, датой и временем изготовлениям и маркировки изделия, возможны и другие варианты. RFID-метки 1 имеют свой идентификационный многозначный код, который распознает считывающее устройство 7 и вносит этот номер в базу данных сервера 2 для обработки и хранения. Изделия с RFID-метками 1 производитель 3 упаковывает, при необходимости группирует в партии, проверяет количество и тип упакованных изделий по идентификационному многозначному коду, сохраняет эти данные в базе данных сервера 2 и передает в транспортную компанию, осуществляющую перевозку изделий. По маркировке изделий отслеживается движение товара к заказчику 4 на склад. В качестве заказчика может быть, например, энергосетевая компания. Заказчик 4 принимает маркированное высоковольтное оборудование с RFID-индикаторами по кодам идентифицированных изделий из базы данных, введенных производителем 3, сравнивая маркировку прибывших изделий с маркировкой отправленных изделий. Можно внести паспортные данные к партии однотипного оборудования. После сверки авторотационных данных проводится предварительное распределение высоковольтного оборудования по структурным подразделениям 6 (например, трансформаторные подстанции, районные подстанции, район электрических сетей, район контактной сети и др.), уточняется место установки высоковольтного оборудования с RFID-метками 1 на объектах 5 структурных подразделений 6 энергосетевой компании. Место установки вносят дополнительно в маркировку изделия и сохраняют в базе данных заказчика 4 (электросетевой компании), отслеживают правильность введенного места установки во время монтажа высоковольтного оборудования. Объектами учета и контроля 8 могут быть изоляторы, мультикамерные разрядники, искровые промежутки, разъединители, трансформаторы тока и напряжения, силовые трансформаторы, ограничители напряжения, выключатели, муфты, кабель и комплектующие и другое высоковольтное оборудование электросетевой компании. С заданной периодичностью объекты 5 структурных подразделений 6 заказчика 4 (электросетевой компании) контролируют состояние маркированного RFID-метками 1 высоковольтного оборудования (объектов учета и контроля 8) с помощью считывающих устройств 7, полученные сведения передают по проводной или беспроводной связи для обработки и хранения данных, на сервер заказчика 4 (электросетевой компании). Результаты эксплуатационного контроля высоковольтного оборудования (объектов учета и контроля 8) анализируют с помощью программного обеспечения и сохраняют на сервере заказчика 4 (электросетевой компании). В случае производственной необходимости полученные сведения можно вывести на монитор объектов 5 структурных подразделений, самих структурных подразделений 6 в виде изображений и отчетных документов с указанием даты считывания и места установки оборудования (например, трансформаторная подстанция, распределительное устройство, оборудование, привязка оборудования к схеме главных электрических соединений или, например, участок линии электропередачи, номер опоры, место расположения оборудования). Анализ полученных во время эксплуатации сведений по маркированному RFID-метками 1 оборудованию во время автоматизированного контроля, технического обслуживания и ремонта или аварийной ситуации может передаваться от заказчика 4 (электросетевой компании) производителю 3.
Описанная система идентификации и контроля высоковольтного оборудования представляет программно-аппаратный комплекс, содержащий маркированные RFID-метками 1 изделия (высоковольтное оборудование), средства обмена данными 7 в виде считывающих устройств (стационарные считывающие устройства, устанавливаемые на территории электрических подстанций, переносные считывающие устройства для оперативного и дежурного персонала, считывающие устройства 7, закрепленные на передвижное транспортное средство (автомобиль, вагон, локомотив, беспилотный летательный аппарат и др.) и средства обработки и хранения данных 2 (серверы с базой данных производителя и заказчиков).
Одним из основных составляющих RFID-индикатора, являющегося одновременно RFID-идентификатором является RFID-метка состоящая из корпуса, антенны и чипа, имеющего идентификационный многозначный код. Индикатор срабатывает под воздействием факторов, указывающих на предотказное или неисправное состояние контролируемого оборудования в системе электроснабжения. Именно идентификационный многозначный код RFID-метки, который является уникальным, позволяет применить его для идентификации высоковольтного оборудования, находящегося в распоряжении электросетевой компании, вести учет, контролировать работу во время эксплуатации, сохранять полученные сведения и применять их для анализа работы не только отдельно стоящего оборудования, но и системы электроснабжения. Именно позиционирование оборудования с RFID-индикатором в пространстве, по месту установки с привязкой к участку линии электропередачи или электрической подстанции на объектах 5 структурных подразделений позволяет безошибочно и точно выявлять неисправное состояние оборудования и сокращать время на поиск и устранение неисправности во время автоматизированного контроля, технического обслуживания, аварийной ситуации. Данное обстоятельство повышает надежность работы системы, сокращает затраты на восстановление питания потребителей, а в некоторых случаях и предотвращает аварийные ситуации, выявляя неисправность на ранней стадии развития дефекта.
На фиг. показано, что у электросетевой компании может быть взаимосвязь с несколькими производителями 3
Средства обработки и хранения данных 2 позволяют вводить необходимую информацию о производителе, типе оборудования, техническим и весогабаритным параметрам, паспорту изделий, монтаже и контроле состояния оборудования во время эксплуатации, его месте установки. Так в качестве примера места установки высоковольтного оборудования может быть наименование подразделения электросетевой компании, тяговой подстанции, обозначения ввода или фидера распределительного устройства, вида оборудования и его места в схеме главных электрических соединений. А для оборудования районов электрических сетей кроме привязки к участку и номеру опоры возможна привязка изделия (высоковольтного оборудования) по географическому положению в пространстве.
Отсутствие сигнала со стороны RFID-индикатора, установленного на силовое оборудование, фиксируется считывающим устройством, дежурным или оперативным персоналом производится осмотр высоковольтного оборудования, техническое обслуживание и ремонт. При восстановлении работоспособности высоковольтного оборудования радиочастотную метку 1 на индикаторе заменяют, осуществляя запись с помощью средств обработки и хранения данных (сервер с базой данных электросетевой компании) 2 с присвоением нового идентификационного номера RFID-индикатору по месту расположения высоковольтного оборудования и фиксацией даты проведенного технического обслуживания или ремонта.
Таким образом, применение в системе идентификации и контроля высоковольтного оборудования RFID-технологии позволят по идентификационному номеру определить принадлежность высоковольтного оборудования конкретному производителю, обеспечить ведение учета и хранение данных, производить анализ работы оборудования в электросетевом хозяйстве. Использование RFID-метки в качестве RFID-индикатора или его части автоматизирует оперативный бесконтактный контроль оборудования, оценивая его состояние по определенным техническим характеристикам во время эксплуатации и на протяжении всего жизненного цикла.