Che cos'è il monitoraggio via cavo online

• obiettivo principaleMonitoraggio continuo e in tempo reale dello stato operativo critico dei cavi elettrici ad alta tensione e dei loro accessori (terminali e giunti), con l'obiettivo di migliorare l'affidabilità operativa delle linee di cavi e di passare dalla riparazione reattiva alla manutenzione preventiva proattiva.

• Dimensioni del monitoraggioCopre principalmente il cavocondizione dell'isolamento、Temperatura del conduttore e del punto di connessioneancheIntegrità della guaina esternaQuesti sono i tre elementi fondamentali che influenzano la durata e il funzionamento sicuro dei cavi.

• Tecnologie chiave:

  • Monitoraggio dell'isolamentoIl monitoraggio in linea delle scariche parziali (Partial Discharge, PD) è il cuore del sistema, che rileva i deboli segnali di scarica all'interno dell'isolamento per mezzo di una serie di sensori come quelli ad altissima frequenza (UHF), ad alta frequenza (HFCT) e acustici (AE).

  • Monitoraggio della temperatura: la tecnologia di misurazione distribuita della temperatura a fibre ottiche (DTS) viene utilizzata per ottenere un monitoraggio continuo della distribuzione della temperatura sull'intero percorso del cavo, oppure la termografia a infrarossi, la misurazione passiva della temperatura senza fili e altre tecnologie vengono utilizzate per monitorare i punti critici.

  • Monitoraggio della guaina: determinare la presenza di messa a terra, corrosione o danni esterni alla guaina metallica monitorando la corrente di loop della guaina o iniettando un segnale CC.

• -architettura del sistemaAdottando un'architettura distribuita a strati, che comprende sensori frontali, unità di acquisizione ed elaborazione dati in loco, rete di comunicazione ad alta velocità e una stazione master di diagnostica intelligente back-end per ottenere un rilevamento completo, un'analisi intelligente e la visualizzazione dei dati.

• valore applicatoIn grado di avvertire con settimane o addirittura mesi di anticipo del deterioramento dell'isolamento dei cavi, del surriscaldamento dei giunti e di altri gravi guasti, evitando efficacemente gli incidenti dovuti a rotture improvvise dei cavi e fornendo una tecnologia di base per il funzionamento sicuro delle reti elettriche urbane, di importanti corridoi di trasmissione, dell'energia nucleare, del trasporto ferroviario e di altre infrastrutture chiave.

I. La necessità di un monitoraggio online dei cavi

I cavi elettrici ad alta tensione, soprattutto quelli interrati, hanno le caratteristiche di “ingegneria nascosta”. Una volta che si verifica un guasto, non solo è difficile da localizzare e richiede molto tempo per essere riparato, ma può anche causare estese interruzioni di corrente ed enormi perdite economiche. L'ispezione manuale tradizionale e i test periodici offline (come il test di resistenza alla tensione CA) hanno un punto cieco e non sono in grado di rilevare i difetti interni che si sviluppano dinamicamente durante il funzionamento.

Lo scopo principale del dispositivo di monitoraggio online del cavo è quello di catturare i segnali caratteristici di deterioramento precoce che si verificano all'interno del cavo in condizioni di funzionamento non..:

• segnalazione precoce di malfunzionamentoAvvisi prima che il degrado dell'isolamento raggiunga un punto critico.

• posizionamento precisoIndicare il punto esatto in cui si è verificato il difetto (ad esempio, quale giunto, a quanti metri dal terminale).

• Valutazione delle condizioni: valutazione completa dello stato generale delle linee via cavo per fornire dati di supporto alla gestione degli asset e alla manutenzione delle condizioni.

II. Tecnologie e principi di monitoraggio di base

1. Monitoraggio in linea delle condizioni di isolamento: monitoraggio della scarica parziale (PD)
La scarica parziale è il “principale colpevole” della rottura dell'isolamento dei cavi. Si riferisce alla scarica di scintille debole e localizzata che si verifica all'interno dell'isolamento del cavo (ad es. intercapedini d'aria, impurità) o negli accessori.

• Principi di monitoraggioQuando si verificano, le scariche localizzate sono accompagnate da una serie di segnali fisici che vengono rilevati dal sistema di monitoraggio online per dedurre la presenza e la gravità della scarica.

  • Ultra alta frequenza (UHF): Le onde elettromagnetiche ad alta frequenza (300 MHz-3 GHz) generate dalle scariche elettriche vengono irradiate lungo la superficie degli accessori dei cavi. Questi segnali possono essere rilevati con elevata sensibilità installando sensori UHF ai terminali o alle giunzioni dei cavi. Questo metodo ha un elevato rapporto segnale/rumore ed è altamente resistente alle interferenze.

  • Metodo del trasformatore di corrente ad alta frequenza (HFCT): la scarica genera correnti pulsate che scorrono attraverso il cavo di terra del cavo fino a terra. Questi segnali di corrente impulsiva ad alta frequenza possono essere accoppiati fuori bloccando l'HFCT al filo di terra del cavo. Questo metodo è facile da installare e ampiamente utilizzato.

  • Acustica (AE): La scarica genera onde ultrasoniche. Applicando dei sensori acustici alla superficie dell'attacco del cavo, è possibile “sentire” il suono della scarica. Combinando diversi sensori acustici, è possibile localizzare acusticamente il punto di scarico in tre dimensioni.

• Diagnosi e posizionamento: il sistema di backend analizza i segnali PD raccolti **PRPD mapping (Phase Resolved Partial Discharge Mapping)**, e la forma del mapping può essere utilizzata per determinare il tipo di scarica (ad esempio, scarica interna al traferro, scarica lungo la superficie, ecc.) Grazie alla differenza di tempo di arrivo (TDOA) dei segnali di più sensori, è possibile calcolare con precisione la distanza di propagazione della sorgente di scarica lungo la linea del cavo per ottenere la localizzazione del guasto.

2. Monitoraggio della temperatura online
La temperatura dei conduttori di un cavo è un fattore chiave nel determinare la sua capacità di trasporto, mentre gli aumenti di temperatura anomali in corrispondenza di giunzioni e altri collegamenti sono i precursori più comuni di un guasto.

• Sensori di temperatura distribuiti (DTS - Distributed Temperature Sensing):: Questa è la realizzazione del cavopercorso completoLa tecnologia più avanzata per il monitoraggio della temperatura. Una fibra ottica sensibile alla temperatura viene posata nella stessa trincea del cavo di alimentazione e il mainframe DTS trasmette impulsi laser nella fibra. Analizzando l'intensità e il tempo della diffusione Raman degli impulsi laser retrodiffusi nella fibra, è possibile calcolare la temperatura in ogni punto della fibra. Il vantaggio è che può fornire un profilo di temperatura continuo senza monitorare le zone cieche, il che è particolarmente adatto per le linee di cavi importanti e a lunga distanza.

• imaging termico a infrarossi: per le terminazioni dei cavi e gli accessori esposti all'aria, la misurazione della temperatura senza contatto può essere effettuata utilizzando una termocamera a infrarossi in linea per monitorare la distribuzione della temperatura superficiale in tempo reale e rilevare visivamente i punti caldi.

3. Monitoraggio in linea dei sistemi di guaina e di messa a terra
La guaina metallica (o schermo) del cavo è essenziale per proteggere l'isolamento e omogeneizzare il campo elettrico.

• Monitoraggio della circolazione della guainaMonitoraggio delle correnti anulari indotte nella guaina mediante l'installazione di un trasformatore di corrente sul filo di terra della guaina del cavo. Una corrente d'anello anormalmente elevata può indicare un guasto a terra della guaina in più punti, con conseguenti perdite aggiuntive e surriscaldamento localizzato.

• Monitoraggio dell'integrità della guaina: Per i sistemi di messa a terra interconnessi, la presenza di guaine rotte, infiltrazioni d'acqua o danni all'isolamento può essere determinata monitorando il funzionamento dei loro protettori o iniettando segnali di una frequenza specifica.

III. Architettura del sistema e applicazioni dei dati

Un dispositivo di monitoraggio online dei cavi è solitamente costituito dai seguenti componenti:

1. strato sensore: vari tipi di sensori (UHF, HFCT, DTS a fibre ottiche, sonde di temperatura, ecc.) installati lungo i percorsi dei cavi.

2. Strato di acquisizione dati e Edge Computing: unità di acquisizione dati dislocate sul campo (ad esempio, gallerie di cavi, torri terminali), responsabili dell'acquisizione dei dati ad alta velocità, della pre-elaborazione dei segnali, dell'estrazione delle caratteristiche e degli allarmi locali.

3. livello di rete di comunicazione: trasmissione dei dati del sito al centro di monitoraggio tramite fibra ottica, portante elettrica o rete pubblica wireless (4G/5G).

4. Livello di diagnostica e presentazione del sito principaleIl software di diagnostica intelligente è implementato nel server di backend per eseguire analisi complete, previsioni di tendenza e localizzazione dei guasti su dati massivi e fornire agli utenti rapporti visualizzati sullo stato di salute dei cavi e informazioni di allarme precoce tramite applicazioni Web e mobili.

Domande frequenti (FAQ)

1. Con quanto anticipo un sistema di monitoraggio online dei cavi può segnalare un guasto?
Ciò dipende dalla rapidità con cui si sviluppa il guasto. Per le scariche parziali innescate dall'invecchiamento graduale e dall'umidità nell'isolamento, il processo che va dal rilevamento di un debole segnale PD all'eventuale sviluppo di un guasto può durare settimane, mesi o anche più a lungo, fornendo una finestra di tempo sufficiente per organizzare la manutenzione. Per gli eventi imprevisti, come i danni dovuti a forze esterne, il tempo di preavviso è molto breve.

2. Qual è la differenza essenziale tra la misurazione distribuita della temperatura in fibra ottica (DTS) e la misurazione tradizionale della temperatura puntuale?
Misurazione della temperatura di punto in punto(ad esempio, termocoppie, infrarossi) possono misurare solo la temperatura in un punto specifico, con un punto cieco per il monitoraggio tra i punti. MentreDTSTrasforma l'intera fibra in un sensore, in grado di fornire informazioni lungo il percorso del cavo.Ogni metro o meno.I dati continui sulla temperatura del cavo rappresentano un salto da “punto” a “linea”. Ciò è fondamentale per il rilevamento di punti caldi localizzati nei cavi (ad esempio, difetti all'interno delle giunzioni, influenza di fonti di calore esterne).

3. L'installazione di un sistema di monitoraggio online richiede l'interruzione dei cavi?
La maggior parte dei sistemi di monitoraggio può essere installata su cavifunzionamento elettrificatoLa situazione si svolge in vari modi. Ad esempio, gli HFCT sono fissati al cavo di terra, i sensori UHF e acustici sono montati sulla superficie dell'attacco e le termocamere sono senza contatto. Solo le fibre di rilevamento della temperatura di un sistema di misurazione della temperatura a fibre ottiche distribuito devono essere posate in tandem con la posa del cavo, o installate in un secondo momento accanto al cavo in un progetto successivo.

4. Come si traducono i dati di monitoraggio del sistema in decisioni di manutenzione?
Il software master del sistema è il cuore del processo decisionale. Non solo visualizza i dati, ma soprattutto dispone di una base di conoscenze esperte e di algoritmi diagnostici intelligenti. Ad esempio, quando il sistema rileva un segnale PD, analizza automaticamente il suo profilo PRPD, fornisce una conclusione diagnostica di “sospetta scarica del traferro all'interno dell'accessorio” e contrassegna la posizione del guasto. Quando il DTS rileva un aumento anomalo della temperatura in un determinato punto, combina i dati storici e la corrente di carico in quel punto per determinare se si tratta di un normale aumento della temperatura causato dal carico o di un riscaldamento difettoso del giunto. Questi precisi “rapporti diagnostici” guidano direttamente il personale addetto al funzionamento e alla manutenzione a formulare programmi di manutenzione precisi su “dove riparare e cosa riparare”.

 Inotera si impegna a fornire soluzioni di monitoraggio online dei cavi leader del settore. Combiniamo tecnologie di monitoraggio avanzate per creare un sistema di prodotti altamente integrati e intelligenti, progettati per portare il funzionamento e la gestione della manutenzione dei cavi a un livello completamente nuovo.

I nostri punti di forza:

• Monitoraggio omnidirezionale e multidimensionale. Il nostro sistema integra vari moduli, come le scariche parziali ad alta frequenza/ultra-alta frequenza, la misurazione distribuita della temperatura in fibra ottica (DTS), il monitoraggio della corrente di anello della guaina e della corrente di terra, ecc. per ottenere un monitoraggio a 360 gradi dell'isolamento del cavo, della temperatura e dello stato della guaina senza angoli morti.

• Algoritmi di base e diagnostica di precisione. Dotato di un motore diagnostico intelligente sviluppato in proprio, è in grado di eseguire automaticamente l'analisi della mappatura PRPD, di identificare con precisione il tipo di scarico e, grazie all'algoritmo di posizionamento con fusione di più sensori, di migliorare l'accuratezza della localizzazione del guasto fino al livello del metro, fornendo rapporti diagnostici chiari ed eseguibili.

• Design modulare e configurazione flessibile. Che si tratti del monitoraggio mirato di una singola linea critica o della copertura completa di un'intera rete di cavi, offriamo soluzioni modulari e scalabili, dai sensori al software della stazione principale. I prodotti possono essere adattati in modo flessibile a diversi livelli di tensione e scenari applicativi (ad esempio, tunnel di cavi urbani, sottostazioni, energia eolica offshore, ecc.)

• Piattaforma intelligente integrata. Fornisce una piattaforma di monitoraggio con visualizzazione unificata, che presenta dati di monitoraggio complessi sotto forma di grafici intuitivi, curve di tendenza e mappe 3D. Il sistema supporta l'accesso via web e mobile, gli allarmi push in tempo reale e la generazione automatica di report, consentendo di controllare la salute del cavo in qualsiasi momento e ovunque.

Non solo forniamo prodotti eccellenti, ma offriamo anche una gamma completa di servizi professionali che vanno dal sopralluogo, alla progettazione del programma, all'installazione e alla messa in funzione, fino all'analisi dei dati post-processo e all'assistenza tecnica.

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