Solução de Monitoramento de Isolamento e Localização de Falhas em Cabos de Média Tensão

Conclusão em uma frase

Esta solução implanta um dispositivo de localização de falhas distribuídas em cabos em unidades de anel/subestações (suportando até 6 circuitos de cabos). Com base no método de diferença de tempo de onda viajante de dois terminais, alcança uma precisão de posicionamento de ±(0,5% × L + 5) metros, uma precisão de seleção de linha com falha superior a 90% e uma taxa de sucesso de diagnóstico de pelo menos 95%. A bobina flexível adota um design de encaixe para instalação sob tensão, permitindo a detecção integrada de alertas de descarga por riscos ocultos de isolamento e localização precisa de falhas.

I. Principais Desafios do Setor

1. As falhas em cabos subterrâneos são ocultas, e o processo convencional de teste preliminar seguido de teste preciso envolve numerosas etapas e leva muito tempo, dificultando a localização do ponto de falha.
2. Os quadros de distribuição em anel carecem de capacidades de seleção de linha e localização de seção online para múltiplos circuitos, dificultando o isolamento da área de impacto em caso de falha em um único circuito.
3. Os defeitos de isolamento de cabos que causam descargas não podem ser detectados com antecedência, e a acumulação desses defeitos pode eventualmente levar a interrupções de energia.

II. Arquitetura da Solução e Princípios Técnicos

Terminal de monitoramento (instalado dentro do painel, apresentando módulos de CPU, aquisição de dados de alta velocidade, comunicação, relógio e energia) + Sensor de corrente de onda viajante de frequência da rede (bobina flexível, instalação por encaixe nos corpos das fases A/B/C na cabeça de terminação do cabo, permitindo instalação sob tensão sem danificar o cabo) + Serviço baseado em nuvem.

• Localização por diferença de tempo de onda viajante de dois terminais: A onda viajante induzida pela falha se propaga em direção a ambas as extremidades a uma velocidade constante. As distâncias a partir dos dois terminais são calculadas da seguinte forma: L₁ = (L + (t₁ - t₂) · V) / 2 e L₂ = (L - (t₁ - t₂) · V) / 2. Dado o comprimento do segmento de linha de transmissão L e a velocidade de onda V, a localização da falha pode ser determinada usando a diferença de tempo medida nos dois terminais.
• Calibração da velocidade de onda: Para falhas que ocorrem fora da zona designada, a velocidade da onda é calculada retroativamente usando ondas viajantes bidirecionais para eliminar erros de velocidade de onda.
• Conscientização da Condição de Isolamento: Combina a aquisição de sinais de onda viajante com a separação de fontes para alcançar o alerta precoce de defeitos de isolamento e a localização precisa de falhas em cabos.
• O componente de sensoriamento é integrado em um design compacto tipo cartão, feito de plástico de grau de engenharia que é à prova d'água e resistente à corrosão, sem causar qualquer dano físico ao cabo. O terminal de monitoramento é conectado em modo de derivação, de modo que uma falha de ponto único não afetará o circuito principal.

III. Principais Indicadores Técnicos

IV. Principais Pontos de Implementação

1. O sensor é acoplado às cabeças dos terminais de cabo das fases A, B e C, permitindo a instalação com o circuito energizado sem alterar o circuito primário.
2. Calibração em campo da velocidade de onda em função do comprimento da linha (cálculo reverso da velocidade de onda para faltas fora da seção) para garantir a localização precisa da falta;
3. Em colaboração com a DTU: Ao integrar três sinais — estado estacionário, transitório e ondas viajantes de alta frequência —, podemos compensar a única limitação da capacidade de detecção de estado estacionário da DTU, aprimorando assim a aplicabilidade prática da automação de distribuição.
4. Aceitação: A precisão do posicionamento deve ser calculada com base no intervalo real L, com uma faixa de erro admissível; a precisão da seleção de linha deve ser determinada por meio de estatísticas de amostragem (>90%).

V. Valor da Aplicação

FAQ

Q1: Como devemos interpretar a precisão de posicionamento de ±(0,5% × L + 5) m?

O erro é proporcional ao comprimento do intervalo de monitoramento L (0,5% × L) mais 5 metros fixos: Para um intervalo de 1 km, o erro admissível é de ±10 metros; para um intervalo de 2 km, é de ±15 metros. A precisão depende do comprimento do intervalo, da calibração da velocidade de onda e da precisão do relógio GPS (<30 ns).

Q2: Pode ser instalado sem interromper o fornecimento de energia?

Sim, o sensor de corrente de onda viajante de frequência industrial possui um design de encaixe com bobina flexível e pode ser instalado com o cabo energizado no corpo trifásico da terminação do cabo, sem alterar o circuito primário ou causar qualquer dano físico ao cabo.

Q3: Qual é a relação com a DTU?

Complementar, não substitutivo: Enquanto as DTUs dependem principalmente da detecção em regime permanente, este dispositivo as complementa com sinais de onda viajante transitórios e de alta frequência, apoiando assim a atualização inteligente das DTUs e aumentando a praticidade da automação de distribuição.