Главная / Статьи / Организация диагностического мониторинга технического состояния высоковольтных КЛ

Организация диагностического мониторинга технического состояния высоковольтных кабельных линий

1. Технические особенности создания систем диагностического мониторинга кабельных линий

Продолжающееся увеличение количества и мощности вводимых в эксплуатацию высоковольтных кабельных линий предъявляет все более жесткие требования к повышению надежности их работы.

Имеющаяся статистика показывает, что основной причиной аварийности кабельных линий являются проблемы в изоляции, чаще всего это происходит в концевых и соединительных муфтах. В наибольшей степени это актуально для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, где возникшие дефекты могут развиваться очень быстро: за считанные месяцы, недели, а иногда и даже дни.

Практически эффективным решением для обеспечения надежного контроля технического состояния муфт и самих кабелей является применение специализированного диагностического оборудования, работающего в режиме непрерывного мониторинга.

Однако практическое использование такого оборудования для кабельных линий, особенно длинных, является непростой технической задачей. Приходится решать несколько проблем, обусловленных физическими и техническими параметрами работы кабельных линий.

1.1. Выбор частотного диапазона датчиков и регистрирующей аппаратуры

Существующая в настоящее время аппаратура контроля импульсов частичных разрядов в высоковольтной изоляции кабельных линий, включающая в себя первичные датчики и приборы регистрации, может работать в трех частотных диапазонах: акустическом или ультразвуковом (АС), высокочастотном (ВЧ или HF) и сверхвысокочастотном (СВЧ или UHF).

Выбор в пользу применения измерительной аппаратуры и датчиков для регистрации частичных разрядов в каждом из этих частотных диапазонов имеет свои преимущества и недостатки:

Достоинством оборудования, работающего в акустическом и ультразвуковом диапазонах частот, является его простота и сравнительно невысокая стоимость. Критических недостатков у оборудования этого частотного диапазона два: зона чувствительности акустических датчиков, в силу особенностей распространения акустических сигналов в кабелях и муфтах, не превышает одного метра, а уровень внешних (!) акустических помех может быть очень большим.
При регистрации импульсов частичных разрядов в ВЧ диапазоне частот зона реальной чувствительности измерительного прибора может составлять несколько километров в обе стороны от датчика. Практически это расстояние определяется уровнем высокочастотных помех, наведенных в кабельную линию извне. Гарантированно оно составляет 2 км.
При использовании аппаратуры и датчиков сверхвысокочастотного диапазона частот влияние внешних помех на измерение минимально. Однако, поскольку СВЧ импульсы частичных разрядов затухают в кабельной линии на расстоянии в несколько десятков метров, контролируемая зона кабельной линии оказывается небольшой.

На основании сравнения диагностических возможностей аппаратуры регистрации импульсов частичных разрядов в кабельных линиях, работающей в разных диапазонах частот, можно сделать два практически важных вывода:

Локальный контроль технического состояния концевых и соединительных муфт кабельных линий может производиться с использованием регистрирующей аппаратуры, работающей в любом из этих трех частотных диапазонов.
Комплексный контроль технического состояния и муфт, и кабельных линий длиной от десятков метров может быть реализован только при использовании оборудования, работающего в ВЧ диапазоне частот.

Ниже в обзоре, в основном, будет рассматриваться оборудование, работающее в ВЧ диапазоне частот как максимально эффективное для создания систем диагностического мониторинга как кабельных муфт, так и всей кабельной линии.

1.2. Влияние длины кабельной линии на конфигурацию технических средств системы мониторинга

В зависимости от полной длины контролируемой кабельной линии изменяется оптимальный состав и места установки комплекта диагностического оборудования, обеспечивающего контроль технического состояния.

Комплексный мониторинг технического состояния кабельной линии длиной до 2 км может быть выполнен при помощи одного прибора, работающего в высокочастотном диапазоне (ВЧ). Этот прибор устанавливается с любой стороны кабельной линии, желательно в точке, где экран кабельной линии заземлен без использования ограничителя перенапряжений.
Для высоковольтных кабельных линий длиной от 2 до 4 км первичные датчики и приборы регистрации и анализа частичных разрядов необходимо устанавливать с двух сторон кабельной линии.
Для кабельных линий длиной более 4 км приборы контроля частичных разрядов и датчики необходимо устанавливать не только с двух сторон линии, но в середине линии. Обычно это делается в точках суперпозиции экранов фазных кабелей, расположение которых в каждом случае определяется техническим проектом. Расстояние выбирается из условий эффективной компенсации токов в экранах и обычно составляет примерно 2 км.

Данные рекомендации по составу и месту монтажа технических средств системы мониторинга приведены для кабельных линий, работающих в условиях достаточно интенсивных, но не предельных уровней высокочастотных помех. В каждом конкретном случае состав, количество и место установки диагностического оборудования системы мониторинга могут быть скорректированы.

1.3. Проблемы организации питания приборов и передачи информации от приборов систем мониторинга длинных кабельных линий

При создании систем диагностического мониторинга кабельных вставок и высоковольтных кабельных линий, особенно длиной более 4 км, достаточно часто приходится решать две специфические технические задачи.

Во-первых, не всегда в выбранном для установки диагностического оборудования месте кабельной линии возможно его оперативное подключение к сети переменного или постоянного тока, используемого для питания встроенной электроники. Особенно критическим это является при установке систем контроля частичных разрядов в изоляции кабельных линий и кабельных вставок, частично или полностью проложенных «в поле», где оперативное напряжение питания чаще всего отсутствует.

На практике приходится использовать альтернативные источники питания, например, солнечные батареи с буферным накопителем энергии. Но и использование этого решения возможно только при поверхностной прокладке кабельной линии на эстакадах. Для подземных кабельных линий использование таких источников питания чаще всего невозможно из-за технических сложностей и проблем с безопасностью эксплуатации.

Для подземных кабельных линий применяются специализированные источники питания, которые получают энергию трансформаторным путем от электромагнитного поля, возникающего вокруг кабеля при протекании по жиле рабочего тока. При таком подходе включение в работу кабельной линии практически сразу же приводит к автоматическому включению системы диагностического мониторинга.

Использование альтернативных источников питания любого типа всегда усложняет конфигурацию технических средств системы мониторинга и увеличивает, в ряде случаев очень значительно, общую стоимость поставки технических средств.

Второй проблемой, возникающей при установке технических средств систем мониторинга кабельных линий вне подстанций, является сложность организации каналов передачи информации между приборами системы мониторинга и общей системой АСУ-ТП.

Теоретически возможно использование нескольких технических вариантов создания таких каналов для информационного обмена:

Если в кабеле на этапе производства были заложены оптические линии связи, то их можно использовать для передачи информации.
Если контролируемая кабельная линия проложена в пределах городской застройки, то для передачи информации можно использовать средства GSM телефонии.
В случае крайней необходимости и недоступности перечисленных каналов связи приходится создавать и использовать радиоканалы различных частотных диапазонов.

При использовании каналов связи любого типа для передачи информации от приборов систем мониторинга приходится устанавливать специализированные приемопередатчики или модемы, которые тоже увеличат стоимость системы. Также необходимо учитывать, что для организации питания таких приемопередатчиков потребуется дополнительная энергия, т.е. мощность используемых в системе мониторинга автономных блоков питания придется увеличивать, иногда значительно.

2. Технические средства для создания систем мониторинга кабельных линий

Набор технических средств, необходимых для создания комплексных систем диагностического мониторинга высоковольтных кабельных линий, включает в себя три группы оборудования:

Интеллектуальное диагностическое оборудование, предназначенное для регистрации и анализа импульсов частичных разрядов. В состав программного обеспечения этого оборудования в настоящее время практически всегда входят экспертные системы, созданные на основании практически важных диагностических и прогнозных алгоритмов.
Датчики первичных параметров, предназначенные для сбора информации о текущем техническом состоянии кабельных линий. В основном это датчики частичных разрядов, различные датчики температуры и датчики токов в жиле и в экране кабеля.
Вспомогательные технические средства, необходимые для работы систем мониторинга кабельных линий. В основном это специализированные автономные источники питания и приемопередатчики проводных и беспроводных интерфейсов связи, предназначенных для организации каналов передачи информации в комплексные системы АСУ-ТП предприятия.

В данном разделе приведен краткий обзор технических средств, которые фирма РУСОВ наиболее часто использует при создании систем диагностического мониторинга кабельных линий.

2.1. Приборы для регистрации параметров и экспертного анализа технического состояния кабельных линий

2.1.1. Базовым прибором для создания систем мониторинга высоковольтных кабельных линий с рабочим напряжением от 6 до 500 кВ служит шестиканальный измерительный прибор марки CDM-6, внешний вид которого показан на рисунке 1. Прибор в таком корпусе предназначен для монтажа в защитном шкафу. Существует модификация поставки этого прибора в герметизированном корпусе для установки в кабельных колодцах.

Техническими достоинствами диагностического прибора системы мониторинга марки CDM-6 являются:

Регистрация импульсов частичных разрядов в ВЧ диапазоне частот, позволяющая при помощи одного прибора надежно контролировать техническое состояние высоковольтной кабельной линии длиной до 2 км (± в каждую сторону от места установки датчика, если прибор установлен на линии в пункте транспозиции экранов).
Наличие в приборе 6 измерительных каналов является оптимальным при организации мониторинга двух высоковольтных кабельных линий, обычно работающих параллельно, по три измерительных канала (датчика) на каждую линию, по одному на фазу.
Наличие в приборе 6 входных каналов также позволяет реализовать наиболее эффективные измерительные схемы, применяемые для контроля технического состояния трех фаз высоковольтного кабеля в промежуточных точках линии.
В приборе используется синхронная регистрация входных сигналов от шести датчиков частичных разрядов. Это позволяет в полной мере использовать возможности временных, амплитудных и частотных алгоритмов отстройки диагностических импульсов частичных разрядов от «шумовых» высокочастотных импульсных помех.
Возможность регистрации «длинных» рефлектограмм импульсов частичных разрядов, которые включают в себя импульсы, отраженные от соединительных муфт и противоположного конца кабельной линии. При помощи анализа таких рефлектограмм в программном обеспечении прибора автоматически производится локализация места возникновения дефекта по длине кабельной линии.

Приборы марки CDM выпускаются с разным количеством входных каналов, от 6 до 45. Это позволяет создавать при помощи одного измерительного прибора системы мониторинга разного количества кабельных линий. Когда в одной кабельной сборке или КРУ подключено большое количество кабельных линий, то использование одного многоканального прибора позволяет уменьшить приведенную стоимость технических средств, используемых для контроля одной кабельной линии.

От других приборов, представленных на отечественном рынке и предназначенных для организации мониторинга высоковольтных кабельных линий, прибор CDM-6 отличает наличие встроенной в программное обеспечение многоплановой экспертной системы.

При помощи этой эффективной диагностической системы в CDM-6 производится:

Определение типа дефекта, являющегося источником зарегистрированных частичных разрядов. Такая диагностика производится с использованием встроенной библиотеки фазо-частотных образов наиболее часто встречающихся дефектов в изоляции кабельных линий.
Оценивается степень опасности выявленного дефекта для дальнейшей безаварийной работы кабельной линии. Такая оценка производится на основании анализа типа дефекта, степени и скорости его развития.
Итоговым результатом работы экспертной части прибора CDM-6 является не набор измеренных параметров частичных разрядов, а обобщенный интегральный коэффициент текущего технического состояния КТТС кабельной линии.

2.1.2. Если речь идет не о создании системы мониторинга кабельной линии, а об организации локального контроля только одной муфты, то оптимальным решением является использование беспроводного диагностического прибора марки MKM-2.

Этот компактный прибор, показанный на рисунке 2, необходимо использовать в том случае, когда муфту по определенным параметрам считают находящейся в тревожном состоянии, или она нуждается в дополнительном контроле после первичного монтажа или же после проведенного ремонта.

Основные конструктивные особенности и параметры прибора мониторинга марки MKM-2:

Корпус прибора марки MKM-2 имеет защищенное беспроводное исполнение, к нему не нужно подключать кабель для внешнего питания встроенной электроники. Всю энергию прибор получает электромагнитным путем от полей, наведенных вокруг кабеля рабочими токами в жиле. Для этого контролируемая муфта или кабель охватывается гибким разъемным магнитопроводом. Такая реализация источника питания прибора MKM-2 возможна только для линий из однофазных кабелей. В кабельных линиях с тремя фазами в одной оболочке рабочие токи фаз взаимно вычитаются и в сумме дают ноль и внешнее поле не создается.
Для передачи информации о техническом состоянии кабельной муфты и кабельной линии в приборе марки MKM-2 используется беспроводной интерфейс Bluetooth. Это позволяет получать информацию в радиусе 50 метров при помощи обычных смартфонов и планшетов, оснащенных этим интерфейсом. Если предполагается передавать информацию в систему АСУ-ТП, то необходимо использовать специализированные приемники интерфейса Bluetooth, включенные в сети передачи данных.

Для сбора первичной информации о техническом состоянии кабельной муфты в приборе MKM-2 используются датчики трех типов.

Техническое состояние изоляции муфты и прилегающих к муфте участков кабельной линии контролируется при помощи высокочастотного трансформаторного датчика частичных разрядов марки RFCT-8, монтируемого на поводке заземления экрана.
Дополнительный локальный контроль импульсов частичных разрядов непосредственно внутри кабельной муфты производится при помощи двух встроенных в прибор акустических датчиков, один из которых является резонансным, а второй широкополосным.
Контроль температуры поверхности кабельной муфты (кабельной линии в месте установки прибора), которая может повышаться на финальных стадиях развития дефектов, производится при помощи встроенного в корпус прибора температурного датчика.

Достоинством прибора MKM-2 является его мобильность: прибор можно, по мере необходимости, легко монтировать и демонтировать на кабельных муфтах, максимально нуждающихся в дополнительном контроле.

Практика эксплуатации кабельных линий показывает, что наиболее часто выход из строя кабельных муфт происходит в первые несколько месяцев после ввода их в эксплуатацию. Благодаря особенностям конструкции и удобству монтажа–демонтажа прибор MKM-2 удобно использовать в качестве мобильной системы диагностики, оперативно устанавливая его на вновь вводимых в эксплуатацию муфтах. В этом случае прибор является элементом системы приемо-сдаточных испытаний кабельных линий.

Прибор марки MKM-2 является интеллектуальным устройством, в котором реализована эффективная экспертная диагностическая система, комплексно сочетающая в себе возможности и алгоритмы диагностической и предиктивной аналитики.

При помощи встроенных диагностических алгоритмов экспертная система прибора MKM-2 может решать следующие задачи:

Проводить максимально эффективное выделение информативных импульсов частичных разрядов на фоне даже очень высокого уровня электромагнитных импульсных помех в кабельной линии.
Выполнять расчет интегральных параметров зарегистрированных импульсов частичных разрядов, описывающих суммарную энергетическую активность дефектных зон в изоляции производить расчет параметров временных трендов.
Определять тип дефекта в изоляции, являющегося источником частичных разрядов, оценивать степень его развития и опасности для дальнейшей эксплуатации кабельной линии. Выявление типа дефекта производится с использованием стандартных образов распределения импульсов частичных разрядов относительно синусоиды питающей сети.
Контролировать температуру поверхности кабельной линии в месте установки прибора MKM-2: температура может возрасти на последних этапах развития дефекта в изоляции кабельной муфты.

Текущим итогом работы всего комплекса встроенных экспертных диагностических алгоритмов прибора MKM-2 является расчетный коэффициент текущего технического состояния изоляции кабельной линии КТТС, рассчитанный на основании выявленных дефектов и оценки степени эксплуатационной опасности этих дефектов для дальнейшей работы кабельной линии.

Создание в программном обеспечении прибора адаптивного цифрового двойника кабельной муфты позволяет формировать рекомендации по дальнейшей безаварийной эксплуатации оборудования. Поэтому результатом работы прибора МКМ-2 является не только техническое заключение о состоянии контролируемой муфты. В отчете с результатами работы встроенной в прибор экспертной диагностической программы приводится расчетная информация о возможном остаточном сроке безаварийной работы кабельной муфты.

2.1.3. В отличии от прибора мониторинга марки CDM, который является полностью законченным техническим решением, включающим в себя интерфейсы передачи информации в систему АСУ-ТП, прибор MKM-2 является минимальным по составу техническим решением. Это сделано для уменьшения стоимости прибора. По этой причине он имеет в своем составе только беспроводной интерфейс Bluetooth с возможностью передачи информации на расстояние в несколько десятков метров.

Для решения задачи передачи информации от MKM-2 в систему АСУ-ТП используется интегрирующий прибор - приемопередатчик марки MKM, показанный на рисунке 3. Этот прибор может собирать информацию от нескольких приборов контроля кабельных муфт MKM-2, а также от любых других устройств и датчиков, использующих беспроводной интерфейс связи, например, беспроводных датчиков температуры BDM/T.

Полученную от первичных датчиков информацию интегрирующий прибор марки MKM может, используя запрограммированные диагностические алгоритмы, дополнительно обработать и отобразить на своем экране в удобном для эксплуатационного персонала виде.

2.2. Датчики для измерения частичных разрядов и технологических параметров кабельных линий

2.2.1. Для регистрации импульсов частичных разрядов в ВЧ диапазоне частот наибольшее распространение получили высокочастотные трансформаторы тока марки RFCT, сердечник которых выполнен из феррита.

Благодаря использованию такого материала сердечника датчики RFCT не чувствительны к токам промышленной частоты, а в протекающем через них токе выделяют только импульсы с частотой от десятых долей до полутора десятков мегагерц.

Для регистрации частичных разрядов в изоляции кабельных линий, для удобства оперативного монтажа, такие датчики обычно имеют разъемный сердечник, позволяющий устанавливать их на проводниках заземления муфт и экранов кабелей без отключения заземляющих проводников и шин.

Наиболее часто для измерения частичных разрядов в изоляции кабельных линий используется датчик марки RFCT-7 в разъемном пластиковом корпусе, внешний вид которого показан на рисунке 4.

Датчик RFCT-7 имеет две конструктивные модификации, позволяющие устанавливать его на проводниках и шинах заземления, по которым возможно длительное протекание токов промышленной частоты величиной 0,5 и 1,0 кА. Необходимо учитывать, что при протекании больших токов возникает насыщение магнитопровода датчика, изменяется его проницаемость, в результате чего уменьшается чувствительность датчика и искажается форма передаваемых импульсов частичных разрядов.

Технологически датчик регистрации частичных разрядов марки RFCT-7 предназначен для монтажа внутри помещений, потому что пластиковый корпус не выдерживает длительное воздействие ультрафиолетового (солнечного) излучения.

2.2.2. Для использования в системах мониторинга высоковольтных кабельных линий наружной прокладки необходимо использовать датчики, специально предназначенные для этого. Корпуса таких датчиков должны иметь защищенное промышленное исполнение и быть стойкими к влиянию ультрафиолетового излучения.

Для этих целей фирмой ДИМРУС небольшими партиями изготавливается несколько модификаций датчиков марки RFCT, имеющих металлический защитный корпус и различные конструктивные параметры. Корпуса таких разъемных датчиков имеют различные размеры, в зависимости от предполагаемого места монтажа датчиков на контролируемой кабельной линии.

Максимальный размер внутреннего квадратного окна датчика, выпускаемого фирмой ДИМРУС и предназначенного для монтажа на токопроводах и конструктивных элементах, составляет до 87*164 мм. Для установки на токопроводах и проводах заземления датчики имеют круглое внутреннее окно, максимальный диаметр которого составляет до 140 мм. Такие датчики имеют сравнительно высокую стоимость из-за сложностей изготовления металлического разъемного корпуса и уникальности большого ферритового сердечника.

Обычно для наружной установки используется серийный универсальный датчик частичных разрядов марки RFCT-8, показанный на рисунке 5. Он имеет литой металлический корпус разъемной конструкции и предназначен для открытого монтажа на большинстве контролируемых кабельных линий.

2.2.3. Кроме контроля частичных разрядов в изоляции кабельных линий для уточнения экспертной оценки технического состояния достаточно информативным является контроль локальной температуры муфт и кабелей в зонах, в которых возможно возникновение дефектных изменений в изоляции. Наиболее эффективно такой контроль также должен проводиться при помощи систем мониторинга.

Использование контактных датчиков температуры, монтируемых на поверхности кабельных муфт, на первый взгляд кажется самым простым решением, но на практике это не всегда надежно и безопасно. Это происходит потому, что в процессе коммутаций кабельной линии, а также при протекании по ней сквозных токов короткого замыкания, на поверхности муфты (кабеля) возникают большие импульсные потенциалы, до десятков киловольт.

Это высокое импульсное напряжение будет приложено к корпусу датчика температуры по отношению к корпусу измерительного прибора, имеющего заземленную конструкцию. В результате может произойти выход из строя или самого температурного датчика, или измерительного прибора системы мониторинга.

Оптимальным с точки зрения безопасности является использование беспроводных контактных датчиков температуры, питающихся от энергии электромагнитного поля работающего кабеля. Примером такого датчика является BDM/T, выпускаемый фирмой ДИМРУС. Такие датчики температуры достаточно дешевы и надежно работают в условиях эксплуатации высоковольтных кабельных линий.

Также эффективно использование для целей контроля температуры работы муфт кабельных линий дистанционных тепловизоров, позволяющих контролировать не температуру в точке установки датчика, а распределение температуры по поверхности контролируемой кабельной муфты.

Примером такого бюджетного решения для дистанционного контроля кабельных муфт является температурный датчик марки IRT, являющийся простейшим тепловизором с разрешением 24 на 36 зон, который подключается к прибору системы мониторинга по проводному интерфейсу RS-485. При помощи этого датчика контролируется не температура в точке, а распределение температурного поля, что более информативно для диагностической системы мониторинга.

2.2.4. Система оперативного контроля температурного профиля кабельной линии.

Еще одним вариантом контроля температурных режимов кабельных линий является использование системы распределенного измерения температуры линии. Такая система работает на основании измерения распределенной температуры оптического проводника, заложенного в зону экрана кабеля на этапе производства.

Высокое пространственное разрешение такой системы, достигающее одного метра при длине кабельной линии в десятки километров, позволяет не только использовать полученную информацию для контроля технологических режимов работы кабельной линии по участкам, но и в ряде случаев достаточно корректно выявлять дефектные зоны с локальными перегревами.

Обычно такая система контроля температуры кабельной линии устанавливается автономно, а полученная информация передается и используется в составе комплексной системы мониторинга. Существуют варианты комплексного использования систем контроля частичных разрядов и температурного профиля кабельной линии.

Поскольку оптическое волокно обычно уже установлено в высоковольтные кабели на этапе производства, то для организации системы распределенного контроля температуры необходимо только подключить к оптоволокну внешний измерительный прибор.

Практически значимым недостатком системы оптоволоконного контроля профиля температуры высоковольтной кабельной линии является то, что измерительный диагностический прибор, необходимый для этой цели, имеет высокую цену. По этой причине оптоволоконная система температурного мониторинга обычно используется только для ответственных кабельных линий с рабочим напряжением от 110 кВ.

2.3. Дополнительное оборудование, необходимое для создания систем мониторинга высоковольтных кабельных линий

Как уже указывалось выше, при создании систем мониторинга высоковольтных, особенно длинных, кабельных линий, приходится решать две специфические технические задачи, связанные с тем, что диагностическое оборудование приходится устанавливать в различных точках контролируемой линии. При этом в некоторых точках установки оборудования системы мониторинга, особенно в промежуточных точках контролируемой линии, возникают сложности с организацией питания электроники приборов и передачей информации в систему АСУ-ТП.

Специализированное оборудование, описанное в этом разделе, специально разработано для организации питания диагностических приборов и организации информационного обмена в местах, где отсутствует доступное оперативное постоянное или переменное напряжение.

Это оборудование используется в качестве дополнения к диагностическим приборам марки MKM-2 и CDM-6 и предназначено для повышения их функциональности при создании систем мониторинга высоковольтных кабельных линий подземной и наружной прокладки.

2.3.1. Автономный трансформаторный блок питания марки PLST, который работает от энергии электромагнитного поля, возникающего вокруг кабеля при протекании рабочего тока по центральной жиле кабеля. Внешний вид блока PLST показан на рисунке 7.

Блок питания PLST имеет две конструктивные модификации. Первая выполнена в виде единого модуля электроники блока питания, буферного накопления энергии и со встроенной трансформаторной катушкой. Во второй конструктивной модификации трансформаторная катушка выполнена в отдельном корпусе и подключается к базовому модулю блока питания PLST при помощи кабеля.

Катушка (отдельно или совместно с самим блоком питания) устанавливается на поверхности кабеля и фиксируется на нем при помощи металлической ленты, одновременно являющейся внешним магнитопроводом. Чем больше будет намотано витков ленты, тем больше будет мощность источника питания. Если мощности одной катушки все же будет недостаточно для питания используемого диагностического оборудования, то таких катушек можно поставить на кабель несколько и включить их параллельно.

При протекании по контролируемому кабелю больших рабочих токов энергии блока питания PLST обычно хватает для постоянной и непрерывной работы диагностического оборудования.

Если токи в жиле кабеля будут меньше 100 А, и получаемой при этом энергии будет недостаточно для непрерывной работы системы мониторинга, то блок PLST сначала будет работать в режиме накопления энергии. При достижении необходимого напряжения на встроенных накопителях энергии модуль автоматически подает напряжение питания на диагностические приборы и устройства связи.

Параметры встроенного накопителя в блоке питания выбраны таким образом, чтобы запасенной энергии хватило на полный цикл проведения замера параметров кабельной линии, экспертной обработки полученной информации и ее передачи в систему АСУ-ТП предприятия. После этого цикл зарядки внутреннего накопителя энергии автоматически повторяется.

Модификация блока питания PLST с выносными катушками чаще всего используется при подземной прокладке кабельной линии. Катушки устанавливаются на этапе монтажа линии на поверхности фазных кабелей, которые обычно прокладываются вне транспозиционных кабельных колодцев. Сам блок питания с встроенными накопителями располагается в самом колодце и служит для питания диагностических приборов и модемов связи.

Если PLST используется для питания оборудования системы мониторинга при поверхностной прокладке кабельных вставок, то он обычно имеет общую интегральную конструкцию с катушкой.

2.3.2. Приемопередатчик марки PLS для организации проводных и беспроводных каналов, служащих для передачи информации о техническом состоянии кабельной линии от диагностических приборов в систему АСУ-ТП. В качестве дополнительного приемопередатчика и преобразователя интерфейсов связи в системах мониторинга кабельных линий, создаваемых на основе приборов MKM-2 и CDM-6, используется устройство PLS, внешний вид которого показан на рисунке 8.

Основное назначение устройства PLS: сбор информации от диагностических приборов (включая беспроводные датчики температуры) и передача ее в систему АСУ-ТП предприятия.

В приемопередатчике марки PLS технически и программно реализованы три наиболее часто используемых интерфейса связи:

Проводной гальванически изолированный интерфейс связи марки RS-485. Он предназначен для подключения к приемопередатчику PLS диагностического прибора марки CDM-6. Вторым назначением этого универсального интерфейса является использование его для подключения различных дополнительных внешних модемов, предназначенных, например, для передачи информации по оптическому волокну в кабеле или по радиоканалу.
Беспроводной интерфейс связи марки Bluetooth, предназначенный для сбора информации от приборов марки MKM-2 и других беспроводных датчиков, например, датчиков температуры марки BDM/T. Этот интерфейс связи позволяет эксплуатационному персоналу оперативно просматривать информацию от всех диагностических приборов, включая CDM-6, (подключенных к PLS при помощи RS-485) при помощи обычного смартфона или планшета.
В приемопередатчик PLS конструктивно встроен модем телефонной связи GSM. При помощи этого интерфейса связи можно осуществлять двухсторонний обмен информацией с использованием существующих телефонных каналов.

К устройству PLS можно подключать внешний модем, при помощи которого будет передаваться информация по оптическому волокну, проложенному в зоне экрана высоковольтного кабеля. Этот вариант является практически единственным, реально доступным для организации обмена информацией при подземной прокладке кабельных линий и установке диагностического оборудования в подземных колодцах транспозиции экранов фазных кабелей.

При помощи внешнего модема, подключенного к устройству PLS, также может быть организована передача информации по радиоканалу, если контролируемая кабельная линия проложена по эстакаде.

3. Организация мониторинга концевых и соединительных кабельных муфт

В этом разделе рассмотрены особенности организации систем непрерывного диагностического контроля кабельных муфт, дефекты в которых являются наиболее частой причиной выхода из строя высоковольтных кабельных линий.

3.1. Система мониторинга критической кабельной муфты при помощи MKM-2

При помощи прибора MKM-2 реализуется самый простой и оперативный способ организации непрерывного контроля изоляции кабельной муфты, по каким-либо причинам находящейся в тревожном или критическом состоянии.

Непрерывный контроль такой муфты нужен потому, что если проводить периодические измерения параметров технического состояния муфты переносными приборами, то велика вероятность пропустить момент развития дефекта до аварийного уровня, особенно в кабельных линиях с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Пример использования прибора MKM-2 для создания системы локального мониторинга одной кабельной муфты показан на рисунке 9.

Прибор MKM-2 монтируется или непосредственно на корпусе контролируемой муфты, или на поверхности кабельной линии максимально близко к муфте при помощи внешнего магнитопровода, являющегося конструктивным элементом монтажа прибора. На поводке заземления муфты устанавливается разъемный датчик RFCT-8, который подключается к разъему на приборе MKM-2.

После этого система мониторинга кабельной муфты, созданная на основе прибора МКМ-2, готова к работе. При подаче питающего напряжения на кабельную линию и протекании по жиле кабеля рабочего тока прибор MKM-2 практически сразу начнет работать и контролировать техническое состояние муфты.

Результаты работы экспертной диагностической системы прибора МКМ-2 в виде расчетного коэффициента текущего технического состояния контролируемой муфты КТТС и остаточного ресурса (допустимого времени безаварийной работы) можно просмотреть на экране смартфона или планшета, оснащенного беспроводным интерфейсом Bluetooth.

Если технологически необходимо передавать информацию о состоянии контролируемой муфты в систему АСУ-ТП предприятия, то рядом с приборами MKM-2, контролирующими состояние муфт, устанавливается специализированный приемопередатчик беспроводных интерфейсов связи марки PLS, подключенный к системе АСУ-ТП. Конфигурация такой системы мониторинга трех кабельных муфт приведена на рисунке 10.

Для обеспечения питания модуля интерфейсов связи PLS, в случае отсутствия в точке его установки оперативного постоянного или переменного напряжения, может быть использована солнечная панель (с контроллером и буферным аккумулятором - БП) или трансформаторный источник питания марки PLST, получающий энергию от рабочих токов в жиле кабеля.

3.2. Контроль технического состояния трех концевых муфт кабельной вставки

Наиболее сложной по условиям монтажа обычно является система мониторинга концевых муфт кабельной вставки, расположенной «в поле». В этом случае чаще всего муфты располагаются на концевой опоре линии электропередачи, где оперативное напряжение для питания электроники отсутствует. Монтаж системы мониторинга усложняется тем, что в месте расположения кабельной вставки может быть недоступно использование GSM телефонии для передачи информации о состоянии муфт в систему АСУ-ТП.

Пример системы мониторинга трех концевых муфт кабельной вставки приведен выше, на рисунке 10.

Основу системы мониторинга составляют три прибора марки MKM-2, установленные на трех концевых муфтах с одной стороны кабельной вставки. К каждому измерительному прибору подключен датчик частичных разрядов марки RFCT-8, установленный на проводнике заземления экрана муфты.

При такой конфигурации технических средств внешний источник напряжения питания не нужен, система мониторинга получает энергию от электромагнитного поля, и сама начинает работать при появлении в фазах кабельной линии рабочих токов нагрузки.

Если предполагается просматривать информацию о техническом состоянии муфт «на месте» оперативным персоналом только при помощи смартфонов с беспроводным интерфейсом Bluetooth, то никаких дополнительных средств для организации передачи информации не нужно. Диагностические приборы MKM-2 сами являются передатчиками информации по беспроводному интерфейсу Bluetooth.

Если все же будет необходимо передавать информацию в систему АСУ-ТП, то система мониторинга дополняется приемопередатчиком марки PLS. Этот прибор является беспроводным сборщиком информации от MKM-2, которую он передает или по GSM каналу, или проводному интерфейсу RS-485, или с использованием дополнительных модулей он может передать информацию по оптическому волокну датчика или радиоканалу. Для питания модуля PLS необходимо использовать дополнительный блок питания БП, работающий от солнечной панели, с контроллером заряда и буферным аккумулятором.

Использование трансформаторных датчиков частичных разрядов RFCT-8 для контроля муфт кабельной вставки позволяет, теоретически, контролировать техническое состояние всей кабельной вставки, длина которой обычно не превышает нескольких сотен метров.

Критическим условием для выбора технических средств мониторинга такой модификации будет реальный уровень помех в месте установки диагностических приборов. Если интенсивность помех будет большой, для создания системы мониторинга лучше будет использовать прибор марки CDM-6, при помощи которого можно более эффективно отстраиваться от помех. Пример организации такой системы приведен на рисунке 11.

На рисунке показано, что к общему диагностическому прибору CDM-6 подключаются 3 датчика измерения частичных разрядов марки RFCT-8, которые устанавливаются в цепях заземления экранов кабельных муфт различных фаз кабельной вставки.

Для измерения температуры используются беспроводные датчики контроля BDM/T. Так делается потому, что использование для этой цели тепловизоров марки IRT затруднено из-за высокой вероятности загрязнения оптики при открытом монтаже измерительного оборудования.

Дополнительно к основному прибору CDM-6 в системе мониторинга используется приемопередатчик марки PLS. Этот прибор не только организует передачу информации из системы мониторинга в систему АСУ-ТП, но и дополнительно собирает информацию от беспроводных датчиков температуры. Эта информация позволяет увеличить достоверность диагностических заключений экспертной системы прибора CDM-6, в которых оценивается текущее технического состояние кабельной линии.

В отличие от системы мониторинга на основе MKM-2, показанной на рисунке 10, питание приборов CDM-6 и PLS на рисунке 11 организовано с использованием энергии электромагнитного поля, возникающей от рабочих токов, протекающих в жиле кабеля. Для этой цели на поверхности кабелей устанавливаются блоки питания марки PLST. Для обеспечения необходимой выходной мощности все три фазных блока питания могут быть включены на параллельную работу.

3.3. Контроль технического состояния соединительных муфт в пункте транспозиции экранов кабелей

Для контроля технического состояния промежуточных муфт и самой кабельной линии в пункте транспозиции экранов используется диагностический прибор марки CDM-6. В данном случае он поставляется в герметичном корпусе и может устанавливаться непосредственно в колодце транспозиции экранов фазных кабелей.

Принципиальная схема установки технических средств системы мониторинга кабельных муфт в транспозиционном колодце приведена на рисунке 12.

К прибору CDM-6 подключены шесть датчиков частичных разрядов марки RFCT-8, установленные на проводниках заземления шести кабелей, трех подходящих и трех отходящих. Эти кабели заземления экранов подключены к расположенному в колодце модулю МТЭ для транспозиции экранов фазных кабелей. Соединительные муфты, как и сами кабели, расположены вне транспозиционного колодца.

Такая схема установки шести датчиков частичных разрядов позволяет, использую классический метод «контроля времени прибытия импульсов от двух датчиков», определять направление движения импульсов частичных разрядов через муфту влево или вправо. Это расширяет точность определения дефектного кабеля, так как дает возможность сказать, где возник дефект: в подходящем или отходящем кабеле, или же непосредственно в соединительной муфте.

Диагностика такого уровня позволяет более дифференцированно и точно локализовать место возникновения дефекта в изоляции, оценить степень его опасности для дальнейшей эксплуатации кабельной линии.

Для питания электроники диагностических приборов используются трансформаторные блоки питания приборов марки PLST, устанавливаемые на фазных кабелях. Сам прибор PLST располагается непосредственно в колодце. От этого же блока питания осуществляется работа модема M, обеспечивающего связь прибора CDM-6 с системой АСУ-ТП по оптическому волокну, проложенному в фазных кабелях, поскольку другие варианты обмена информацией в этом случае по ряду технических причин недоступны.

В силу особенностей распространения высокочастотных импульсов по кабельной линии прибор CDM-6 одновременно с контролем соединительных муфт контролирует возникновение частичных разрядов и в самом кабеле. Как уже говорилось выше, в этом случае достаточно надежно контролируемая длина кабеля составляет плюс-минус 2 км от места установки датчиков марки RFCT-8. Это расстояние как раз соответствует усредненному расстоянию между колодцами кабельной линии, в которых производится транспозиция экранов кабелей.

По этой причине система мониторинга, показанная на рисунке 12, по своим функциям является универсальной, так как она позволяет контролировать техническое состояние не только соединительных муфт, но и самих высоковольтных кабелей и муфт, расположенных на кабеле на расстоянии до 2 км от места установки датчиков частичных разрядов.

Показанную на рисунке 12 конфигурацию технических средств можно считать базовой для монтажа в транспозиционных колодцах, в дальнейшем она будет обозначаться как МП – промежуточный диагностический модуль системы мониторинга кабельных линий.

4. Системы мониторинга технического состояния кабельных линий

Для создания систем мониторинга высоковольтных кабельных линий используется универсальный диагностический прибор марки CDM-6.

В этом приборе эффективно сочетаются синхронная регистрация импульсов частичных разрядов по всем каналам, необходимая для реализации современных эффективных алгоритмов отстройки от высокочастотных помех, наличие современной экспертной диагностической системы и сравнительно низкая стоимость.

Ниже рассматриваются варианты создания различных модификации систем мониторинга кабельных линий различной длины, созданные на основе этого диагностического прибора.

4.1. Система мониторинга технического состояния кабельных линий длиной до 2 км

Конфигурация технических средств системы мониторинга для одной кабельной линии с максимальной длиной до 2 километров приведена на рисунке 13. Все технические средства системы мониторинга устанавливаются на одном конце линии.

При такой сравнительно малой длине кабельной линии, до 2 километров, достаточно устанавливать один диагностический прибор CDM-6 и три датчика частичных разрядов марки RFCT-8, по одному датчику на каждый фазный кабель. Технические возможности датчика и прибора достаточны для надежной регистрации импульсов частичных разрядов от дефектов, которые могут возникнуть в любом месте кабельной линии при практически любом уровне высокочастотных помех.

Если стоит задача организовать диагностический мониторинг двух параллельно работающих высоковольтных кабельных линий, что чаще всего необходимо на практике, то в систему мониторинга необходимо добавить еще 3 датчика частичных разрядов марки RFCT-8 и использовать оставшиеся три измерительных канала шестиканального диагностического прибора марки CDM-6.

Конфигурация технических средств системы мониторинга приведена на рисунке 13 для случая, когда в месте установки прибора CDM-6 доступно оперативное питание и есть возможность организовать обмен информацией с системой АСУ-ТП по проводному каналу связи RS-485.

Если возможность подключения к оперативному питанию отсутствует, то для питания электроники диагностического прибора CDM-6 используются альтернативные источники, например, солнечная панель или же трансформаторный блок питания PLST, работающий от рабочего тока в жиле кабеля.

Для контроля температуры трех концевых кабельных муфт в схеме на рисунке 13 используется дистанционный датчик измерения распределения поверхностной температуры марки IRT. Этот компактный тепловизор устанавливается так, чтобы он захватывал своим измерительным полем три фазные муфты и даже небольшие участки отходящих кабелей.

Возможно и другое решение для организации температурного контроля фазных кабелей. Для этого нужно использовать три беспроводных датчика температуры марки BDM/T и соответствующий беспроводной приемник интерфейса Bluetooth марки WDM, подключаемый к прибору CDM-6 с использованием проводного интерфейса RS-485.

4.2. Система мониторинга технического состояния кабельных линий длиной до 4 км

При длине кабельных линий от 2 до 4 км датчики частичных разрядов и диагностические приборы приходится устанавливать с двух сторон контролируемой линии. Это делается для того, чтобы даже при высоком уровне высокочастотных помех гарантированно зарегистрировать импульсы частичных разрядов от дефектов в изоляции, возникших на любом участке кабельной линии.

Пример конфигурации технических средств такой системы мониторинга приведен на рисунке 14. Система включает в себя два одинаковых измерительных комплекта, состоящих из приборов марки CDM-6 и трех датчиков частичных разрядов марки RFCT-8, установленных на фазных кабелях каждой кабельной линии.

На рисунке показаны два тепловизора марки IRT, предназначенные для контроля температуры концевых кабельных муфт. Как и в предыдущей системе мониторинга их можно заменить на беспроводные датчики температуры марки BDM/T и, соответственно, использовать два приемника интерфейса Bluetooth марки WDM.

Вопрос с выбором интерфейса связи для передачи информации от приборов CDM-6 в систему АСУ-ТП как и в предыдущем случае, решается по принципу «имеющихся возможностей». Иногда приходится с одной стороны кабельной линии использовать один интерфейс связи, а с противоположной стороны линии другой.

4.3. Система мониторинга технического состояния длинных кабельных линий

При создании систем мониторинга высоковольтных кабельных линий длиной более 4 км основополагающим является принцип использования функционально законченных диагностических модулей двух типов:

Диагностические модули, устанавливаемые на концах контролируемой кабельной линии, обозначаемые на схемах как КМ. Каждый такой модуль включает в себя измерительный прибор CDM-6, три или шесть датчиков частичных разрядов марки RFCT-8, три или шесть беспроводных датчиков температуры BDM/T или один (или два) дистанционных датчика температуры марки IRT. Количество первичных датчиков зависит от того, осуществляется контроль одной или двух параллельно работающих кабельных линии. В состав диагностического модуля КМ входят, если это необходимо, автономное устройство питания и приемопередатчик интерфейса связи с системой АСУ-ТП.
Второй тип диагностических модулей предназначен для установки в пунктах суперпозиции экранов фазных кабелей, расположенных по длине кабельной линии. Эти модули ПМ также включают в себя диагностический прибор марки CDM-6, шесть датчиков частичных разрядов марки RFCT-8 и шесть беспроводных датчиков температуры марки BDM/T. При помощи этих модулей контролируется состояние кабелей и соединительных муфт не только в точке суперпозиции экранов, но и всех промежуточных муфт.

Дистанционные датчики температуры марки IRT в пунктах суперпозиции экранов используются редко, так как обычно кабельные муфты и сами кабели находятся вне колодца, поэтому они визуально недоступны для контроля температуры.

В состав промежуточного модуля ПМ также входят трансформаторные модули питания марки PLST и преобразователи сигналов от прибора CDM-6 в интерфейс связи с АСУ-ТП с передачей информации по оптическому волокну, находящемуся в фазных кабельных линиях.

Реальная конфигурация технических концевых и промежуточных диагностических модулей средств системы диагностического мониторинга зависит от способа прокладки кабельной линии, наличия в месте монтажа оперативного питания и доступных интерфейсов связи для обмена информацией с системой АСУ-ТП.

На рисунке 15 приведен пример использования диагностических модулей для создания системы мониторинга кабельной линии длиной 6 км. Система включает в себя два концевых диагностических модуля КМ и два промежуточных модуля марки ПМ, расположенных в колодцах суперпозиции экранов фазных кабелей.

Конструкция двух концевых КМ модулей одинакова, также и все промежуточные диагностические модули ПМ используют общие технические решения, принятые для условий данной кабельной линии.

Информация от всех диагностических модулей собирается по оптическому волокну в общем АРМ системы мониторинга, созданном на основе персонального компьютера с операционной системой Linux и специализированным программным обеспечением INVA. Этот АРМ предназначен для интегрирования информации от распределенных вдоль линии диагностических модулей и формирования итогового экспертного заключения о техническом состоянии всей кабельной линии.

Количество первичных датчиков, установленных в концевых и промежуточных диагностических модулях, можно уменьшить, если исключить беспроводные датчики температуры BDM/T. Это возможно сделать в том случае, если вместо этих датчиков для контроля температурного профиля кабельной линии применить систему, основанную на использовании распределенного контроля температуры оптического волокна в зоне экрана каждого фазного кабеля.

На рисунке 15 приведен пример с использованием для этой цели диагностической системы марки ASTRO, контролирующей температуру оптического волокна, проложенного по всей кабельной линии. Информация от этой системы также передается в общий АРМ системы мониторинга и используется для комплексной оценки технического состояния кабельной линии.

Итоговая оценка технического состояния кабельной линии формируется в программном обеспечении INVA. Основой для такого анализа являются диагностические заключения, полученные от концевых и промежуточных диагностических модулей, каждое из которых относится к контролируемому модулем участку кабельной линии.

Если общая длина контролируемой кабельной линии будет больше рассмотренных 6 км, то в состав необходимых технических средств системы мониторинга необходимо будет включать дополнительные промежуточные диагностические модули, обычно их количество равняется количеству колодцев, предназначенных для суперпозиции экранов кабелей.

5. Экспертная оценка технического состояния кабельной линии

Внедрение любых диагностических систем мониторинга всегда требует материальных вложений, чаще всего значительных. В качестве результата внедрения таких систем эксплуатационный персонал ожидает получение дополнительной экспертной информации, которая позволит ему, как минимум, уменьшить аварийность контролируемого оборудования, а в лучшем случае и сократить затраты на текущую эксплуатацию оборудования.

Для повышения эффективности системы управления эксплуатацией оборудования персонал ожидает получить от установленной на нем системы мониторинга ответы на следующие практически значимые вопросы:

Определение текущего технического состояния оборудования, оцененное в понятных категориях качества, например, при помощи цветов стандартного светофора.
Оценка практической возможности дальнейшей безаварийной эксплуатации кабельной линии, даже с учетом того, что в ней могут быть выявлены признаки каких-либо дефектных состояний.
Расчет оптимальных сроков и объемов необходимых ремонтных и сервисных работ, выполненный с использованием современных алгоритмов предиктивной аналитики.

Подразумевается, что получение этих интегральных диагностических и эксплуатационных параметров не будет требовать от персонала специализированной подготовки. Для этого в программное обеспечение приборов системы мониторинга должно быть включено экспертное ядро, которое будет дополнительно обрабатывать и анализировать информацию от датчиков частичных разрядов и технологических параметров.

Требования к экспертному ядру прибора:

Информация от системы мониторинга должна быть не простым набором «сырых» данных, состоящим из измеренных прибором технологических параметров оборудования. В дополнение к исходной информации она должна включать в себя уже готовые интегральные и экспертные параметры, реально и понятно отражающие состояние кабельной линии.
Для получения необходимых диагностических и эксплуатационных заключений не должна требоваться длительная «ручная» обработка информации и привлечение подготовленных экспертов. Все заключения должны создаваться в приборах полностью в автоматическом режиме, вплоть до формирования отчетных документов.

Наличие в приборах CDM-6 и MKM-2 набора таких диагностических функций делает их законченными интеллектуальными устройствами, не требующими использования в АРМ более высокого информационного уровня дополнительных экспертных систем.

5.1. Диагностика дефектов в изоляции кабельной линии и оценка текущего технического состояния

При помощи встроенных диагностических алгоритмов экспертные системы CDM-6 и MKM-2 проводят эффективную обработку первичной информации от датчиков:

Осуществляют максимально эффективное выделение информативных импульсов частичных разрядов на фоне даже очень высокого уровня электромагнитных импульсных помех в кабельной линии. Для этого в приборе используется синхронная регистрация сигналов от всех датчиков частичных разрядов, синхронизация процесса регистрации с питающим напряжением, а также контроль формы и частотных параметров зарегистрированных импульсов.
Выполняют расчет интегральных параметров зарегистрированных импульсов частичных разрядов, описывающих суммарную энергетическую активность дефектных зон в изоляции: производят расчет параметров временного тренда, присутствующего в изменении интенсивности частичных разрядов.
Определяют тип дефекта в изоляции, являющегося источником частичных разрядов, оценивают степень его опасности для дальнейшей эксплуатации кабельной линии. Выявление типа дефекта в приборах производится с использованием стандартных образов дефектных распределений импульсов частичных разрядов относительно синусоиды питающей сети. Такие распределения являются характерными для каждого возможного типа дефекта и хранятся в памяти приборов. Также для каждого выявленного дефекта определяется скорость его развития, рассчитанная в режиме мониторинга.
Контролируют температуру поверхности кабельной линии и муфт в местах установки датчиков температуры: в процессе эксплуатации она может возрасти на последних этапах развития и модификации дефекта в изоляции кабеля или муфты.

Итогом работы всего комплекса встроенных экспертных диагностических алгоритмов приборов CDM и MKM-2 является расчетный коэффициент текущего технического состояния изоляции кабельной линии КТТС, рассчитанный на основании исходных значений технологических параметров, выявленных признаков дефектных состояний, оценки степени эксплуатационной опасности этих дефектных состояний для дальнейшей безаварийной работы контролируемой кабельной линии.

5.2. Определение остаточного ресурса и управление эксплуатацией кабельной линии по техническому состоянию

Для оценки остаточного ресурса и прогнозирования скорости возможного изменения (ухудшения) технического состояния контролируемой кабельной линии в процессе дальнейшей эксплуатации в программном обеспечении приборов марки CDM и MKM-2 используется уникальный набор разработанных сотрудниками фирмы самонастраивающихся математических моделей и практически эффективных алгоритмов предиктивной аналитики.

В первую очередь, в программном обеспечении приборов на основании текущих и архивных значений контролируемых параметров кабельной муфты автоматически создается ее цифровой двойник. Это специализированная математическая модель, которая максимально корректно описывает текущее техническое состояние линии и его изменения на предыдущих этапах эксплуатации.

Цифровой двойник каждой контролируемой кабельной линии является уникальным, так как он должен учитывать основные конструктивные особенности линии, реальные условия ее эксплуатации и наличие выявленных экспертной диагностической системой признаков различных дефектных состояний.

Максимальное значение при создании цифрового двойника имеет наличие или отсутствие в изоляции кабельной линии выявленных экспертной системой признаков дефектных состояний. Это особенно важно для кабельных линий потому, что скорость развития дефектов очень сильно различается.

Степень влияния этих дефектов на параметры цифрового двойника линии во многом определяется реальной степенью опасности дефектов. По мере развития параметров дефектных состояний в изоляции кабельной линии параметры цифрового двойника линии приходится в автоматическом режиме оперативно корректировать.

Наличие адаптивного цифрового двойника кабельной линии позволяет постоянно формировать реальные рекомендации по дальнейшей безаварийной эксплуатации оборудования. На основании таких расчетов в приборах CDM и MKM-2 может быть определено оставшееся допустимое время, в течение которого кабельная линия, даже уже имеющая признаки наличия дефектных состояний, может безопасно эксплуатироваться.

В силу того, что реальное время развития дефектов разного типа в высоковольтной изоляции кабельных линий из сшитого полиэтилена очень сильно зависит от типа дефекта и может сильно различаться, расчетное прогнозное время безаварийной работы кабельной линии, автоматически рассчитанное экспертной системой прибора, иногда может быть очень небольшим.

Заключение

Выше рассмотрены только общие подходы к организации непрерывного мониторинга высоковольтных кабельных линий различной длины, от коротких, длиной в десятки метров, до длинных, достигающих длины в десятки километров. Как видно их этого краткого анализа, даже схематическое решение возникающих проблем требует рассмотрения достаточно большого объема информации.

Реально, круг вопросов, которые приходится решать при создании систем диагностического мониторинга, а особенно систем управления эксплуатацией кабельных линий по техническому состоянию, на практике оказывается гораздо шире.

Специалисты фирмы РУСОВ готовы принять участие в создании систем мониторинга любого уровня, как на основе уже имеющегося диагностического оборудования, так и с использованием новых, уникальных OEM разработок.