CDR — система контроля, мониторинга и диагностики дефектов высоковольтных кабельных линий

FreDA

Широкое внедрение силовых кабельных линий с рабочим напряжением 110 кВ и выше, являющихся ответственными элементами систем электроснабжения, все более остро ставит для служб эксплуатации вопросы оперативной диагностики состояния, особенно в режиме постоянного мониторинга.

В настоящее время на практике используются две разновидности систем контроля и мониторинга высоковольтных кабельных линий — работающих на основе метода теплового контроля или на основе регистрации и анализа частичных разрядов в изоляции. Первый метод мониторинга более полезен для контроля тепловой эксплуатационной нагрузки кабельной линии, а второй имеет максимальную чувствительность для диагностики дефектов. В идеале оптимальным является использование комплексных систем мониторинга, использующих оба эти метода.

Таким требованиям соответствует комплексное устройство марки «CDR» (Cables Diagnostics Relay), предназначенное для создания систем мониторинга состояния и поиска дефектов изоляции высоковольтных кабельных линий.

При помощи системы «CDR» реализуются следующие функции мониторинга:

  • Осуществляется непрерывный контроль состояния изоляции высоковольтной кабельной линии на основе метода регистрации и анализа уровня и распределения частичных разрядов. Определяется тип дефекта в изоляции и степень его развития.
  • Производится автоматическая локализация мест возникновения дефектов в изоляции, выявленных системой по частичным разрядам, как в муфтах, так и в самом кабеле. Уникальность этой важной диагностической функции в системе заключается в том, что она реализована для кабельной линии, находящейся под рабочим напряжением.
  • Непрерывное контактное измерение рабочей температуры фаз кабельной линии (концевых муфт), расположенных рядом с измерительным прибором системы мониторинга.
  • Контроль величины уравнительных фазных токов, протекающих по экрану (броне) кабельной линии при помощи дополнительного датчика тока. Появление уравнительных токов отрицательно сказывается на нагрузочной способности линии из-за увеличенной температурной нагрузки на изоляцию.

С системой «CDR» можно использовать датчики двух типов, выбор зависит от конструкции и условий монтажа линии.

FreDA

1. Датчики марки «CDR-S». Эти комплексные датчики частичных разрядов и температуры соединительных муфт монтируются непосредственно на поверхности кабеля. Датчик марки «CDR-S» обычно представляет собой гибкое металлизированное кольцо шириной до 200 мм, которыми оборачивается внешняя поверхность кабеля, рядом с концевой или соединительной муфтой. Благодаря такой разъемной конструкции монтаж датчика на кабеле не представляет большой сложности.

Датчик работает в UHF диапазоне частот, поэтому имеет максимальную чувствительность к «рядом расположенным» дефектам. То есть он хорошо будет регистрировать частичные разряды в муфте, на которой он установлен, но к «удаленным дефектам» его чувствительность понижена. Это объясняется интенсивным затуханием высокочастотных импульсов в кабельной линии.

FreDA

2. Датчики марки «RFCT-7». Это датчики трансформаторного типа, предназначенные для регистрации высокочастотных импульсов в проводе, заземляющем броню кабеля. Конструктивно датчик «RFCT-7» представляет собой две разъемные половинки, которые легко монтируются на проводниках заземления экрана кабеля, или корпуса соединительной муфты. Благодаря разъемной конструкции установка датчика «RFCT-7» производится без разрыва цепей заземления.

Датчик работает в HF диапазоне частот, поэтому он чувствителен к дефектам, которые могут располагаться от него на удалении до нескольких км. При этом чувствительность к «близким» дефектам у «RFCT-7» будет ниже, чем у датчика «CDR-S».

Особенности регистрации и анализа импульсов частичных разрядов в кабельных линиях, реализованные в системе «CDR».

В качестве устройства регистрации и анализа параметров кабельных линий в системе мониторинга «CDR» использован универсальный шестиканальный измерительный прибор. Это современный и эффективный прибор регистрации частичных разрядов.

Его функциональными особенностями являются:

  • Возможность регистрации импульсов частичных разрядов в очень широком диапазоне частот, от 50 кГц до 1 ГГц. Использование такого диапазона частот связано с тем, что импульсы ЧР, перемещаясь по линии, уменьшаются по амплитуде и увеличиваются по длине. Если импульс возник рядом с датчиком, то его частота будет очень высокой, равной сотням МГц. Частота «удаленного импульса» может составлять «всего» сотни кГц. Чем длиннее линия, тем более низкочастотные импульсы ЧР могут быть зарегистрированы в ней.
  • В систему мониторинга марки «CDR» встроены два современных метода локации места возникновения дефекта в изоляции кабельной линии. Один работает независимо на основе анализа рефлектограмм распределения импульсов частичных разрядов в линии, а второй анализирует разницу по времени прихода высокочастотного импульса от дефекта к «концам» контролируемой кабельной линии.
  • В системе «CDR» реализована экспертная диагностическая система «PD-Expert», позволяющая в автоматическом режиме определять тип дефекта в изоляции и степень его развития.

Для реализации такого уникального набора функциональных возможностей в системе «CDR» использованы специфические технические решения:

  • Во-первых, это то, что регистрация импульсов частичных разрядов во всех шести измерительных каналах прибора «CDR» производится полностью синхронно. Только в этом случае возможна реализация всех вышеперечисленных диагностических алгоритмов.
  • Во-вторых, если система мониторинга создается для контроля нескольких кабельных линий, то ее приходится создавать, используя несколько приборов марки «CDR». В этом случае задача синхронизации измерений частичных разрядов становится глобальной.

Такая синхронизация может быть осуществлена двумя способами. При расстояниях до 1 км синхронизация осуществляется при помощи оптических линий связи. По этим линиям будут посылаться синхронизирующие импульсы, а также проводиться обмен информацией. Если длина линии более одного км, или отсутствует возможность прокладки оптической линии, то измерения можно синхронизировать по сигналам системы GPS/GLONASS. Для этого во все приборы встроены приемники сигналов GPS.

FreDA

Система мониторинга кабельной линии с синхронизацией при помощи оптической линии.

На рисунке приведена структурная схема системы мониторинга кабельной линии с двумя соединительными муфтами в каждой фазе. Полностью система мониторинга состоит из 4 приборов марки «CDR» и компьютера со специальным программным обеспечением. Поскольку расстояние не очень значительно, и существует техническая возможность прокладки оптической линии связи, то она используется для синхронизации процесса измерения.

FreDA

Система мониторинга кабельной линии с синхронизацией по сигналам GPS.

Для контроля состояния длинных кабельных линий используются системы с глобальной синхронизацией. Передача информационных потоков в этом случае производится по обычным информационным каналам, которые на рисунке не показаны. Это доступные локальные сети предприятий, глобальные сети, и любые другие альтернативные каналы передачи информации.

Подключение «CDR» к общей системе АСУ-ТП может осуществляется несколькими способами:

  • При помощи оптической линии связи.
  • При помощи изолированного интерфейса RS-485.

Для осуществления общего мониторинга и диагностики, как одной линии, так и нескольких, в комплекте с приборами поставляется программное обеспечение марки «iNVA».

Для передачи информации из системы мониторинга в систему АСУ-ТП может быть использован протокол ModBus RTU, или протокол IEC 61850.

Основные технические параметры системы «CDR»

Рабочее напряжение контролируемых кабельных линий, кВ

10÷500

Способ контроля состояния изоляции

Частичные разряды

Способ контроля температуры кабельной линии

Pt100

Способ контроля уравнительных токов в экране кабеля

ТТ

Количество контролируемых одной системой кабелей (фаз)

до 6

Длина контролируемых кабельных линий одним прибором, м

до 6 000

Диапазон регистрируемых частичных разрядов, МГц

0,1 ÷ 1000,0

Интерфейс связи с системой АСУ-ТП RS-485

Оптоволокно

Синхронизация нескольких приборов

GPS, оптоволокно

Диапазон рабочих температур, без системы подогрева, °С

-40 ÷ +60

Напряжение питание системы, В AC/DC

120÷260

Габаритные размеры прибора мониторинга, мм

400*230*110

НТЦ «ЭДС» является официальным дилером компании «Димрус»

Информационное письмо об официальном представительстве ООО «Димрус»