Qué es la supervisión por cable en línea

• objetivo centralObjetivo: conseguir una supervisión continua en tiempo real y la alerta de averías en el estado crítico de funcionamiento de los cables eléctricos de alta tensión y sus accesorios (terminales y empalmes), con el fin de mejorar la fiabilidad operativa de las líneas de cables y lograr un cambio de la reparación reactiva al mantenimiento preventivo proactivo.

• Dimensiones de control: Cubre principalmente el cable deestado del aislamientoyTemperatura del conductor y del punto de conexióndemasiadoIntegridad de la vaina externaEstos son los tres elementos fundamentales que afectan a la vida útil y el funcionamiento seguro de los cables.

• Tecnologías clave:

  • Control del aislamientoVigilancia en línea de las descargas parciales (DP) : La vigilancia en línea de las descargas parciales (DP) es el núcleo del sistema, que detecta las señales débiles de descarga en el interior del aislamiento mediante diversos sensores, como los de ultra alta frecuencia (UHF), alta frecuencia (HFCT) y acústicos (AE).

  • Control de la temperatura:: La tecnología de medición distribuida de la temperatura por fibra óptica (DTS) se utiliza para conseguir una supervisión continua de la distribución de la temperatura en todo el recorrido del cable, o bien se utilizan imágenes térmicas por infrarrojos, medición pasiva inalámbrica de la temperatura y otras tecnologías para supervisar los puntos críticos.

  • Control de la vaina:: Determine la presencia de conexión a tierra, corrosión o daños externos en la vaina metálica monitorizando la corriente de bucle de la vaina o inyectando una señal de CC.

• -arquitectura del sistemaArquitectura distribuida en capas: adopta una arquitectura distribuida en capas que incluye sensores frontales, unidades de adquisición y procesamiento de datos in situ, una red de comunicación de alta velocidad y una estación maestra de diagnóstico inteligente back-end, para lograr una detección completa y un análisis y visualización inteligentes de los datos.

• valor aplicadoLa seguridad de los cables: poder avisar con semanas o incluso meses de antelación del deterioro del aislamiento de los cables, del sobrecalentamiento de las juntas y de otros fallos graves, evitando eficazmente los accidentes por rotura repentina de los cables y proporcionando una tecnología esencial para el funcionamiento seguro de las redes eléctricas urbanas, los corredores de transmisión importantes, la energía nuclear, el transporte ferroviario y otras infraestructuras clave.

I. La necesidad de supervisar los cables en línea

Los cables eléctricos de alta tensión, especialmente los enterrados en las líneas de cable subterráneas, tienen las características de la "ingeniería oculta". Una vez que se produce una avería, no sólo es difícil de localizar y lleva mucho tiempo repararla, sino que también puede causar grandes cortes de electricidad y enormes pérdidas económicas. La inspección manual tradicional y las pruebas periódicas fuera de línea (como la prueba de tensión soportada de CA) tienen un punto ciego, y son incapaces de detectar los defectos internos que se desarrollan dinámicamente durante el funcionamiento.

El objetivo principal del dispositivo de supervisión en línea de cables es captar las señales características de deterioro precoz que se producen en el cable en condiciones de funcionamiento sin energía..:

• aviso precoz de averíaAlertas antes de que el rendimiento del aislamiento llegue a un punto crítico.

• posicionamiento precisoIndicar el lugar exacto donde se ha producido el defecto (por ejemplo, qué junta, a cuántos metros del terminal).

• Evaluación del estadoObjetivo: evaluación exhaustiva del estado general de las líneas de cable para proporcionar datos de apoyo a la gestión de activos y el mantenimiento del estado.

II. Tecnologías y principios básicos de la vigilancia

1. Supervisión en línea del estado del aislamiento: Supervisión de descargas parciales (DP)
La descarga parcial es el "principal culpable" de la rotura del aislamiento de los cables. Se refiere a la descarga de chispas débil y localizada que se produce dentro del aislamiento del cable (por ejemplo, espacios de aire, impurezas) o en los accesorios.

• Principios de controlEl sistema de vigilancia en línea capta las señales físicas que acompañan a las descargas localizadas cuando se producen para deducir la presencia y la gravedad de la descarga.

  • Frecuencia ultraalta (UHF)Aplicación: Las ondas electromagnéticas de alta frecuencia (300 MHz-3 GHz) generadas por las descargas eléctricas se irradian a lo largo de la superficie de los accesorios de los cables. Estas señales pueden detectarse con gran sensibilidad instalando sensores UHF en los terminales o empalmes de los cables. Este método tiene una elevada relación señal/ruido y es muy resistente a las interferencias.

  • Método del transformador de corriente de alta frecuencia (HFCT)La descarga genera corrientes pulsadas que fluyen a través de la toma de tierra del cable hasta la tierra. Estas señales de corriente pulsada de alta frecuencia pueden acoplarse a tierra sujetando el HFCT a la toma de tierra del cable. Este método es fácil de instalar y muy utilizado.

  • Acústica (AE)La descarga genera ondas ultrasónicas. Colocando sensores acústicos en la superficie de la fijación del cable, se puede "oír" el sonido de la descarga. Combinando varios sensores acústicos, es posible localizar acústicamente el punto de descarga en tres dimensiones.

• Diagnóstico y posicionamientoEl sistema backend analiza las señales de descarga parcial recogidas (mapeo de descarga parcial de fase resuelta)**, y la forma del mapeo puede utilizarse para determinar el tipo de descarga (por ejemplo, descarga de entrehierro interno, descarga a lo largo de la superficie, etc.). A través de la diferencia de tiempo de llegada (TDOA) de las señales de múltiples sensores, se puede calcular con precisión la distancia de propagación de la fuente de descarga a lo largo de la línea de cable para lograr la localización del fallo.

2. Control de la temperatura en línea
La temperatura de los conductores de un cable es un factor clave para determinar su capacidad portante, mientras que los aumentos anormales de temperatura en empalmes y otras conexiones son los precursores más comunes de los fallos.

• Sensores de temperatura distribuidos (DTS - Distributed Temperature Sensing):: Esta es la realización del cableruta completaLa tecnología más avanzada para el control de la temperatura. Se coloca una fibra óptica sensible a la temperatura en la misma zanja que el cable de alimentación, y el host DTS transmite pulsos láser a la fibra óptica. Analizando la intensidad y el tiempo de la dispersión Raman de los pulsos láser retrodispersados en la fibra óptica, se puede calcular la temperatura en cada punto de la fibra óptica. La ventaja es que puede proporcionar un perfil de temperatura continuo sin controlar las zonas ciegas, lo que resulta especialmente adecuado para líneas de cable de larga distancia e importantes.

• imágenes térmicas por infrarrojos:: Para las terminaciones de cables y accesorios expuestos al aire, la medición de la temperatura sin contacto puede llevarse a cabo utilizando una cámara de infrarrojos en línea para controlar la distribución de la temperatura de la superficie en tiempo real y detectar visualmente los puntos calientes.

3. Control en línea de los sistemas de revestimiento y puesta a tierra
La cubierta metálica (o apantallamiento) del cable es esencial para proteger el aislamiento y homogeneizar el campo eléctrico.

• Control de la circulación de la vainaControl de las corrientes de anillo inducidas en la cubierta mediante la instalación de un transformador de corriente en la toma de tierra de la cubierta del cable. Una corriente de bucle anormalmente alta puede indicar un fallo a tierra de la cubierta en varios puntos, lo que provocará pérdidas adicionales y un sobrecalentamiento localizado.

• Control de la integridad de la vaina:: En los sistemas de puesta a tierra con interconexión cruzada, la presencia de vainas rotas, entrada de agua o daños en el aislamiento puede determinarse supervisando el funcionamiento de sus protectores o inyectando señales de una frecuencia específica.

III. Arquitectura del sistema y aplicaciones de datos

Un dispositivo de supervisión de cables en línea suele constar de los siguientes componentes:

1. capa del sensor:: Varios tipos de sensores (UHF, HFCT, DTS de fibra óptica, sondas de temperatura, etc.) instalados a lo largo de las rutas de los cables.

2. Capa de adquisición de datos y Edge Computing:: Unidades de adquisición de datos desplegadas sobre el terreno (por ejemplo, túneles de cables, torres terminales), responsables de la adquisición de datos a alta velocidad, el preprocesamiento de señales, la extracción de características y las alarmas locales.

3. capa de red de comunicacionesTransmisión de los datos del emplazamiento al centro de supervisión mediante fibra óptica, portadora eléctrica o red pública inalámbrica (4G/5G).

4. Diagnóstico del sitio principal y capa de presentaciónSoftware de diagnóstico inteligente: el software de diagnóstico inteligente se instala en el servidor backend para realizar análisis exhaustivos, predicciones de tendencias y localización de fallos a partir de datos masivos, y proporciona a los usuarios informes visualizados del estado del cable e información de alerta temprana a través de aplicaciones web y móviles.

Preguntas más frecuentes (FAQ)

1. ¿Con cuánta antelación puede avisar de una avería un sistema de control de cables en línea?
Esto depende de la rapidez con la que se desarrolle el fallo. En el caso de las descargas parciales provocadas por el envejecimiento gradual y la humedad en el aislamiento, el proceso que va desde la detección de una débil señal de descarga parcial hasta el desarrollo final de un fallo por avería puede durar semanas, meses o incluso más, lo que proporciona un margen de tiempo suficiente para organizar el mantenimiento. En el caso de sucesos inesperados, como daños debidos a fuerzas externas, el tiempo de aviso es muy corto.

2. ¿Cuál es la diferencia esencial entre la medición distribuida de temperatura por fibra óptica (DTS) y la medición tradicional de temperatura puntual?
Medición puntual de la temperatura(por ejemplo, termopares, infrarrojos) sólo pueden medir la temperatura en un punto concreto, y existe un punto ciego para la supervisión entre puntos. Mientras queDTSConvierte toda la fibra en un sensor, capaz de proporcionar información a lo largo del recorrido del cableCada metro o menos.Los datos continuos de temperatura del cable suponen un salto de "punto" a "línea". Esto es crucial para detectar puntos calientes localizados en los cables (por ejemplo, defectos en el interior de las juntas, influencia de fuentes de calor externas).

3. ¿La instalación de un sistema de vigilancia en línea requiere cortes de cable?
La mayoría de los sistemas de vigilancia pueden instalarse en cablesfuncionamiento electrificadoLa situación se lleva a cabo de varias maneras. Por ejemplo, los HFCT se sujetan al cable de tierra, los sensores UHF y acústicos se montan en superficies accesorias y las cámaras termográficas son sin contacto. Sólo es necesario colocar las fibras de detección de temperatura de un sistema de medición de temperatura distribuido de fibra óptica junto con el tendido del cable, o instalarlas junto al cable en un proyecto posterior.

4. ¿Cómo se traducen los datos de seguimiento del sistema en decisiones de mantenimiento?
El software maestro del sistema está en el centro de la toma de decisiones. No sólo muestra los datos, sino que, lo que es más importante, lleva incorporada una base de conocimientos expertos y algoritmos de diagnóstico inteligentes. Por ejemplo, cuando el sistema detecta una señal de descarga parcial, analiza automáticamente su perfil PRPD, emite un diagnóstico de "sospecha de descarga por entrehierro en el interior del accesorio" y marca la ubicación del fallo. Cuando el DTS detecta un aumento anormal de la temperatura en un punto determinado, combina los datos históricos y la corriente de carga en ese punto para determinar si se trata de un aumento normal de la temperatura causado por la carga o de un calentamiento defectuoso de la junta. Estos precisos "informes de diagnóstico" orientan directamente al personal de explotación y mantenimiento para elaborar un programa de mantenimiento preciso "dónde reparar, qué reparar".

 Inotera se compromete a proporcionar soluciones de supervisión de cables en línea líderes en el sector. Combinamos tecnologías de supervisión avanzadas para crear un sistema de productos inteligente y altamente integrado diseñado para llevar la gestión de la operación y el mantenimiento de cables a un nivel completamente nuevo.

Nuestros puntos fuertes:

• Vigilancia omnidireccional y multidimensional. Nuestro sistema integra varios módulos, como la descarga parcial de alta frecuencia/ultraalta frecuencia, la medición distribuida de temperatura por fibra óptica (DTS), la monitorización de la corriente de anillo de la cubierta y de la corriente de tierra, etc., para lograr una monitorización de 360 grados del aislamiento, la temperatura y el estado de la cubierta del cable sin ángulo muerto.

• Algoritmos básicos y diagnósticos de precisión. Equipado con un motor de diagnóstico inteligente de desarrollo propio, puede realizar automáticamente el análisis de mapeo PRPD, identificar con precisión el tipo de descarga y, a través del algoritmo de posicionamiento de fusión multisensor, puede mejorar la precisión de localización de fallos hasta el nivel del metro, proporcionándole informes de diagnóstico claros y ejecutables.

• Diseño modular y configuración flexible. Tanto si se trata de la supervisión específica de una única línea crítica como de la cobertura integral de toda una red de cables, ofrecemos soluciones modulares y escalables, desde los sensores hasta el software maestro. Los productos pueden adaptarse con flexibilidad a distintos niveles de tensión y escenarios de aplicación (por ejemplo, túneles de cables urbanos, subestaciones, energía eólica marina, etc.).

• Plataforma inteligente integrada. Proporciona una plataforma de supervisión de visualización unificada, que presenta datos de supervisión complejos en forma de gráficos intuitivos, curvas de tendencias y mapas en 3D. El sistema admite acceso web y móvil, alarmas push en tiempo real y generación automática de informes, lo que permite controlar la salud del cable en cualquier momento y lugar.

No sólo proporcionamos productos excelentes, sino también una gama completa de servicios profesionales, desde el estudio del emplazamiento, el diseño del programa, la instalación y la puesta en marcha hasta el análisis de datos posteriores al proceso y la asistencia técnica.

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