O que é monitoramento on-line de cabos

• objetivo principalMonitoramento contínuo e em tempo real e aviso de falhas do status operacional crítico dos cabos de energia de alta tensão e seus acessórios (terminais e juntas), com o objetivo de melhorar a confiabilidade operacional das linhas de cabos e conseguir uma mudança do reparo reativo para a manutenção preventiva proativa.

• Dimensões de monitoramentoCobertura principal do cabocondição de isolamento、Temperatura do condutor e do ponto de conexãotambémIntegridade da bainha externaEsses são os três elementos principais que afetam a vida útil e a operação segura dos cabos.

• Principais tecnologias:

  • Monitoramento do isolamentoMonitoramento on-line de descarga parcial (PD): o monitoramento on-line de descarga parcial (PD) é o núcleo do sistema, que detecta sinais fracos de descarga dentro do isolamento por meio de uma variedade de sensores, como os de frequência ultra-alta (UHF), alta frequência (HFCT) e acústico (AE).

  • Monitoramento de temperatura: A tecnologia de medição de temperatura por fibra óptica distribuída (DTS) é usada para obter o monitoramento contínuo da distribuição de temperatura de todo o trajeto do cabo, ou imagens térmicas por infravermelho, medição de temperatura passiva sem fio e outras tecnologias são usadas para monitorar pontos críticos.

  • Monitoramento da bainhaDeterminar a presença de aterramento, corrosão ou dano externo à bainha de metal monitorando a corrente de loop da bainha ou injetando um sinal CC.

• -arquitetura do sistemaArquitetura distribuída em camadas: adoção de uma arquitetura distribuída em camadas, incluindo sensores front-end, unidades de aquisição e processamento de dados no local, rede de comunicação de alta velocidade e uma estação mestre de diagnóstico inteligente back-end para obter detecção abrangente, análise inteligente e visualização de dados.

• valor aplicadoCaracterísticas: ser capaz de avisar com semanas ou até meses de antecedência sobre a deterioração do isolamento do cabo, o superaquecimento das juntas e outras falhas graves, evitando efetivamente acidentes súbitos de rompimento de cabos e fornecendo tecnologia essencial para a operação segura de redes elétricas urbanas, corredores de transmissão importantes, energia nuclear, transporte ferroviário e outras infraestruturas importantes.

I. A necessidade de monitoramento on-line dos cabos

Os cabos de energia de alta tensão, especialmente os enterrados nas linhas de cabos subterrâneos, têm as características de “engenharia oculta”. Quando ocorre uma falha, ela não só é difícil de localizar e leva muito tempo para ser reparada, mas também pode causar grandes interrupções de energia e enormes perdas econômicas. A inspeção manual tradicional e o teste off-line periódico (como o teste de tensão suportável CA) têm um ponto cego e não conseguem detectar os defeitos internos que se desenvolvem dinamicamente durante a operação.

O principal objetivo do dispositivo de monitoramento on-line de cabos é capturar os sinais característicos de deterioração precoce que ocorrem dentro do cabo em sua condição de operação sem energia e realizar a..:

• aviso antecipado de mau funcionamentoAlertas antes que o desempenho do isolamento chegue a um ponto crítico.

• posicionamento precisoIndicação: Indique o local exato onde o defeito ocorreu (por exemplo, qual junta, a quantos metros do terminal).

• Avaliação da condiçãoDescrição: avaliação abrangente da integridade geral das linhas de cabos para fornecer suporte de dados para o gerenciamento de ativos e a manutenção das condições.

II. Principais tecnologias e princípios de monitoramento

1. monitoramento on-line da condição do isolamento: monitoramento de descarga parcial (PD)
A descarga parcial é a “principal culpada” que leva ao eventual rompimento do isolamento do cabo. Ela se refere à descarga de faísca fraca e localizada que ocorre dentro do isolamento do cabo (por exemplo, lacunas de ar, impurezas) ou nos acessórios.

• Princípios de monitoramentoDescargas localizadas são acompanhadas por uma variedade de sinais físicos quando ocorrem, que são capturados pelo sistema de monitoramento on-line para inferir a presença e a gravidade da descarga.

  • Frequência ultra-alta (UHF)Descrição: Ondas eletromagnéticas de alta frequência (300 MHz-3 GHz) geradas por descargas elétricas são irradiadas ao longo da superfície dos acessórios dos cabos. Esses sinais podem ser detectados com alta sensibilidade por meio da instalação de sensores UHF nos terminais ou nas juntas dos cabos. Esse método tem uma alta relação sinal/ruído e é altamente resistente a interferências.

  • Método do transformador de corrente de alta frequência (HFCT)Corrente de pulso: a descarga gera correntes de pulso que fluem através do fio terra do cabo para a terra. Esses sinais de corrente pulsada de alta frequência podem ser acoplados fixando o HFCT ao fio terra do cabo. Esse método é fácil de instalar e amplamente utilizado.

  • Acústica (AE)Descarga: a descarga gera ondas ultrassônicas. Ao conectar sensores acústicos à superfície da fixação do cabo, o som da descarga pode ser “ouvido”. Ao combinar vários sensores acústicos, é possível localizar acusticamente o ponto de descarga em três dimensões.

• Diagnóstico e posicionamentoMapeamento de descarga parcial resolvida por fase (Phase Resolved Partial Discharge Mapping) **, e a forma do mapeamento pode ser usada para determinar o tipo de descarga (por exemplo, descarga interna do espaço de ar, descarga ao longo da superfície etc.). Por meio da diferença de tempo de chegada (TDOA) de vários sinais de sensores, a distância de propagação da fonte de descarga ao longo da linha do cabo pode ser calculada com precisão para obter a localização da falha.

2. monitoramento de temperatura on-line
A temperatura dos condutores de um cabo é um fator essencial para determinar sua capacidade de carga, enquanto os aumentos anormais de temperatura nas juntas e em outras conexões são os precursores mais comuns de falhas.

• Sensoriamento de temperatura distribuído (DTS - Distributed Temperature Sensing):: Essa é a realização do cabocaminho completoA mais avançada tecnologia para monitoramento de temperatura. Uma fibra óptica sensível à temperatura é colocada na mesma vala que o cabo de alimentação e o mainframe DTS transmite pulsos de laser para a fibra. Ao analisar a intensidade e o tempo de dispersão Raman dos pulsos de laser retroespalhados na fibra, é possível calcular a temperatura em cada ponto da fibra. A vantagem é que ele pode fornecer um perfil de temperatura contínuo sem monitorar zonas cegas, o que é especialmente adequado para linhas de cabos importantes e de longa distância.

• imagens térmicas por infravermelho: Para terminações de cabos e acessórios expostos ao ar, a medição de temperatura sem contato pode ser realizada usando uma câmera infravermelha em linha para monitorar a distribuição da temperatura da superfície em tempo real e detectar visualmente os pontos quentes.

3. monitoramento on-line de sistemas de revestimento e aterramento
O revestimento metálico (ou blindagem) do cabo é essencial para proteger o isolamento e homogeneizar o campo elétrico.

• Monitoramento da circulação da bainhaMonitoramento de correntes de anel induzidas no revestimento por meio da instalação de um transformador de corrente no fio terra do revestimento do cabo. Uma corrente de anel anormalmente alta pode indicar uma falha de aterramento na bainha de vários pontos, o que levará a perdas adicionais e superaquecimento localizado.

• Monitoramento da integridade da bainhaObservação: Para sistemas de aterramento interconectados, a presença de bainhas quebradas, entrada de água ou danos no isolamento pode ser determinada pelo monitoramento da operação de seus protetores ou pela injeção de sinais de uma frequência específica.

III Arquitetura do sistema e aplicativos de dados

Um dispositivo de monitoramento de cabos on-line geralmente consiste nos seguintes componentes:

1. camada do sensor: Vários tipos de sensores (UHF, HFCT, fibra óptica DTS, sondas de temperatura, etc.) instalados ao longo das rotas de cabos.

2. Aquisição de dados e camada de computação de borda: unidades de aquisição de dados implantadas em campo (por exemplo, túneis de cabos, torres de terminais), responsáveis pela aquisição de dados em alta velocidade, pré-processamento de sinais, extração de recursos e alarmes locais.

3. camada de rede de comunicaçõesTransmissão de dados do local para o centro de monitoramento usando fibra óptica, portadora de energia ou rede pública sem fio (4G/5G).

4. Diagnóstico do site principal e camada de apresentaçãoSoftware de diagnóstico inteligente: o software de diagnóstico inteligente é implantado no servidor de back-end para realizar análises abrangentes, previsão de tendências e localização de falhas em dados massivos, além de fornecer aos usuários relatórios visualizados do status de integridade do cabo e informações de alerta antecipado por meio de aplicativos da Web e móveis.

Perguntas frequentes (FAQ)

1) Com que antecedência um sistema de monitoramento de cabos on-line pode avisar sobre uma falha?
Isso depende da rapidez com que a falha se desenvolve. No caso de descargas parciais desencadeadas pelo envelhecimento gradual e pela umidade no isolamento, o processo desde a detecção de um sinal fraco de DP até o eventual desenvolvimento de uma falha de ruptura pode durar semanas, meses ou até mais, proporcionando uma janela de tempo suficiente para organizar a manutenção. Para eventos inesperados, como danos causados por forças externas, o tempo de aviso é muito curto.

2) Qual é a diferença essencial entre a medição distribuída de temperatura por fibra óptica (DTS) e a medição tradicional de temperatura pontual?
Medição de temperatura pontual(por exemplo, termopares, infravermelho) só podem medir a temperatura em um ponto específico, e há um ponto cego para o monitoramento entre os pontos. Considerando queDTSTransforma a fibra inteira em um sensor, capaz de fornecer informações ao longo do caminho do caboA cada metro ou menos.Os dados contínuos de temperatura do cabo são um salto de “ponto” para “linha”. Isso é fundamental para a detecção de pontos quentes localizados nos cabos (por exemplo, defeitos dentro das juntas, influência de fontes externas de calor).

3) A instalação de um sistema de monitoramento on-line exige interrupções de cabos?
A maioria dos sistemas de monitoramento pode ser instalada em cabosoperação eletrificadaA situação é realizada de várias maneiras. Por exemplo, os HFCTs são fixados ao fio terra, os sensores UHF e acústicos são montados em superfícies acessórias e as câmeras de imagem térmica não têm contato. Somente as fibras sensoras de temperatura de um sistema distribuído de medição de temperatura por fibra óptica precisam ser instaladas em conjunto com a instalação do cabo ou adaptadas ao lado do cabo em um projeto subsequente.

4. como os dados de monitoramento do sistema se traduzem em decisões de manutenção?
O software mestre do sistema está no centro da tomada de decisões. Ele não apenas exibe os dados, mas, o que é mais importante, tem uma base de conhecimento especializado integrada e algoritmos de diagnóstico inteligentes. Por exemplo, quando o sistema detecta um sinal PD, ele analisa automaticamente seu perfil PRPD, fornece um diagnóstico de “suspeita de descarga do entreferro dentro do acessório” e marca o local da falha. Quando o DTS detecta um aumento anormal de temperatura em um determinado ponto, ele combina os dados históricos e a corrente de carga nesse ponto para determinar se é um aumento normal de temperatura causado pela carga ou um aquecimento defeituoso da junta. Esses “relatórios de diagnóstico” precisos orientam diretamente a equipe de operação e manutenção a formular programas de manutenção precisos sobre “onde reparar e o que reparar”.

 A Inotera tem o compromisso de fornecer soluções de monitoramento de cabos on-line líderes do setor. Combinamos tecnologias avançadas de monitoramento para criar um sistema de produto inteligente e altamente integrado, projetado para elevar a operação de cabos e o gerenciamento de manutenção a um nível totalmente novo.

Nossos principais pontos fortes:

• Monitoramento omnidirecional e multidimensional. Nosso sistema integra vários módulos, como descarga parcial de alta frequência/ultra-alta frequência, medição de temperatura de fibra óptica distribuída (DTS), monitoramento de corrente de anel de bainha e corrente de terra, etc., para obter um monitoramento de 360 graus do isolamento do cabo, da temperatura e do status da bainha sem ângulo morto.

• Algoritmos principais e diagnósticos de precisão. Equipado com um mecanismo de diagnóstico inteligente de desenvolvimento próprio, ele pode executar automaticamente a análise de mapeamento de PRPD, identificar com precisão o tipo de descarga e, por meio do algoritmo de posicionamento de fusão de vários sensores, pode melhorar a precisão da localização da falha até o nível do metro, fornecendo relatórios de diagnóstico claros e executáveis.

• Design modular e configuração flexível. Seja para o monitoramento focado de uma única linha crítica ou para a cobertura abrangente de toda uma rede de cabos, oferecemos soluções modulares e dimensionáveis, desde os sensores até o software mestre. Os produtos podem ser adaptados de forma flexível a diferentes níveis de tensão e cenários de aplicação (por exemplo, túneis de cabos urbanos, subestações, energia eólica offshore, etc.).

• Plataforma inteligente integrada. Fornece uma plataforma de monitoramento de visualização unificada, apresentando dados de monitoramento complexos na forma de gráficos intuitivos, curvas de tendência e mapas 3D. O sistema é compatível com acesso móvel e pela Web, alarmes de envio em tempo real e geração automática de relatórios, o que permite controlar a integridade do cabo a qualquer momento e em qualquer lugar.

Não apenas fornecemos produtos excelentes, mas também uma gama completa de serviços profissionais, desde o levantamento do local, o projeto do programa, a instalação e o comissionamento até a análise de dados pós-processo e o suporte técnico.

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