probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2024-26-4-89-99probener-3104Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICITYОптимизация систем мониторинга силовых кабельных линийOptimization of monitoring systems power cable linesБалобановР. Н.BalobanovR. N.

Балобанов Руслан Николаевич – канд. техн. наук, доцент, кафедра «Электрические станции им В. К. Шибанова»

г. Казань

Ruslan N. Balobanov 

Kazan

rassel_ipek@mail.ruБулатоваВ. М.BulatovaV. M.

Булатова Венера Михайловна – канд. пед. наук, доцент, кафедра «Электрические станции им В. К. Шибанова»

г. Казань

Venera M. Bulatova

Kazan

bulatovavenera@mail.ruКрючковН. С.KryuchkovN. S.

Крючков Никита Сергеевич – бакалавр, кафедра «Электрические станции им В. К. Шибанова»

г. Казань

Nikita S. Kryuchkov

Kazan

makintoshrg53@gmail.comШафиковИ. И.ShafikovI. I.

Шафиков Ильмир Ильдарович – бакалавр, кафедра «Электрические станции им В. К. Шибанова»

г. Казань

Ilmir I. Shafikov

Kazan

07ilmir07@gmail.comКазанский Государственный Энергетический УниверситетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2024230920242648999Copyright © Балобанов Р.Н., Булатова В.М., Крючков Н.С., Шафиков И.И., 20242024Балобанов Р.Н., Булатова В.М., Крючков Н.С., Шафиков И.И.Balobanov R.N., Bulatova V.M., Kryuchkov N.S., Shafikov I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/3104АКТУАЛЬНОСТЬ

АКТУАЛЬНОСТЬ. Протяженность и сложность географии магистралей КЛ среднего напряжения находится на высоком уровне. Такие линии распространяются под землей, на опорах в воздухе. Чтобы постоянно поддерживать надежность городского электроснабжения на высоком уровне, следует оперативно исправлять любые перебои и аварии.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Основной целью работы является развитие теории исследования КЛ среднего напряжения, практически и теоретически обоснованный поиск наиболее удобной и эффективной установки для диагностики КЛ, изучение и разработка возможных модификаций установок для диагностики КЛ.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Предложен вариант диагностики КЛ на основе установки CPDA-60, позволяющий найти и локализовать места возникновения дефектов в изоляции на основании измерения и анализа частичных разрядов (ЧР). Применима для контроля изоляции во всех типах кабелей высокого напряжения. Установка CPDA может быть использована при испытании вводимых в эксплуатацию новых кабельных линий, и для проведения анализа состояния старых кабелей, находящихся в эксплуатации.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Кабельные линии нуждаются в комплексном подходе к диагностике и мониторингу, так как надежность современных систем аутентификации для генерации и распределения электроэнергии в значительной степени определяется электрической  надежностью  электрооборудования.  Техническое  диагностирование оборудования является ключевым звеном, от качества которого зависит эффективность процессов организации производственной деятельности, стратегического планирования и реновации электросетевых активов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Изучение и анализ представленных данных и исследований позволяют сформировать заключение относительно метода  измерения и локализации частных разрядов (ЧР) в силовых кабельных линиях (КЛ) с использованием диагностической системы Online Wire Testing System (OWTS). Система OWTS позволяет проводить измерения в реальном времени без прерывания эксплуатации кабельных линий, что делает ее особенно ценной для энергетической индустрии. Благодаря внедрению передовых технологий и алгоритмов обработки сигналов, метод обладает высокой точностью и чувствительностью к минимальным проявлениям частных разрядов, что позволяет не только обнаруживать, но и точно локализовать местоположение дефектов в изоляции. Применение данного метода может значительно увеличить продолжительность эксплуатационного периода силовых кабелей, снизить вероятность внезапных аварий и, как следствие, сократить расходы на ремонт и обслуживание электроэнергетического оборудования. В конечном счете, улучшение методов диагностики и мониторинга, включая метод измерения и локализации ЧР в силовых КЛ с использованием OWTS, представляет собой значительный шаг в направлении повышения надежности и безопасности электроэнергетических систем. Это позволит не только снизить эксплуатационные  расходы,  но  и  обеспечить  бесперебойное  и  качественное электроснабжение потребителей.

RELEVANCE

RELEVANCE. The length and complexity of the geography of medium voltage cable lines is at a high level. Such lines extend underground, on supports in the air. In order to constantly maintain the reliability of city power supply at a high level, any interruptions and accidents should be promptly corrected.

TARGET

TARGET. The main goal of the work is to develop the theory of medium voltage CL research, to practically and theoretically substantiate the search for the most convenient and effective installation for CL diagnostics, to study and develop possible modifications of CL diagnostic installations.

METHODS

METHODS. A variant of CL diagnostics based on the CPDA-60 installation is proposed, which makes it possible to find and localize the places where defects occur in the insulation based on the measurement and analysis of partial discharges (PD). Suitable for insulation monitoring in all types of high voltage cables. The CPDA installation can be used when testing new cable lines being put into operation, and to analyze the condition of old cables in operation.

RESULTS

RESULTS. Cable lines require an integrated approach to diagnostics and monitoring, since the reliability of modern authentication systems for the generation and distribution of electricity is largely determined by the electrical reliability of electrical equipment. Technical diagnostics of equipment is a key link, the quality of which determines the efficiency of the processes of organizing production activities, strategic planning and renovation of electric grid assets.

CONCLUSION

CONCLUSION. The study and analysis of the presented data and research allows us to form a conclusion regarding the method of measuring and localizing partial discharges (PD) in power cable lines (CL) using the Online Wire Testing System (OWTS) diagnostic system. The OWTS system allows real-time measurements without interrupting cable lines, making it especially valuable to the energy industry. Thanks to the introduction of advanced technologies and signal processing algorithms, the method has high accuracy and sensitivity to minimal manifestations of private discharges, which allows not only to detect, but also to accurately localize the location of defects in the insulation. The use of this method can significantly increase the service life of power cables, reduce the likelihood of sudden accidents and, as a result, reduce the cost of repair and maintenance of electrical power equipment. Ultimately, improvements in diagnostic and monitoring techniques, including the method of measuring and localizing PD in power lines using OWTS, represent a significant step towards improving the reliability and safety of electrical power systems. This will not only reduce operating costs, but also ensure uninterrupted and high-quality power supply to consumers.

электроэнергетикаиспытаниядиагностикакабельные линииизоляциячастичные разрядыpower industrytestingdiagnosticscable lineinsulationpartial dischargesReferencesКоржов А. В. и др. Анализ статистики технологических нарушений в кабельных распределительных сетях 6 (10) кВ // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2023. – Т. 23. – №. 4. – С. 5-13.Korzhov A. V. et al. Analysis of statistics of technological violations in cable distribution networks 6 (10) kV // Bulletin of the South Ural State University. Series: Energy. – 2023. – T. 23. – No. 4. – pp. 5-13.Малабаев Б. К., Байгазиев А. А. Диагностирования кабельных линий в электрических сетях 6-35 КВ // Научные исследования–основа современной инновационной системы. – 2023. – С. 197.Malabaev B. K., Baygaziev A.A. Diagnosis of cable lines in electrical networks 6-35 kV // Scientific research - the basis of the modern innovation system. – 2023. – P. 197.Методика обнаружения опасных зон в изоляции кабельных линий по характеристикам частичных разрядов / А. Ю. Кубарев, А. Е. Усачев, Т. В. Лопухова, Ю. Г. Кубарев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2012. – № 1-2. – С. 187-190.Methods for detecting hazardous areas in the insulation of cable lines based on the characteristics of partial discharges / A. Yu. Kubarev, A. E. Usachev, T. V. Lopukhova, Yu. G. Kubarev // News of higher educational institutions. Energy problems. – 2012. – No. 1-2. – pp. 187-190.Поляков Д. А. и др. Исследование характеристик частичных разрядов в искусственных дефектах линий электропередачи // Омский научный вестник. – 2020. – №. 6 (174). – С. 63-68.Polyakov D. A. et al. Study of the characteristics of partial discharges in artificial defects in power lines // Omsk Scientific Bulletin. – 2020. – No. 6 (174). – pp. 63-68.Соловьева Т. А. Диагностика местных неисправностей в кабельных линиях при помощи измерения частичных разрядов (ЧР) // Научный журнал молодых ученых. – 2022. – №. 2 (27). – С. 76- 81.Solovyova T. A. Diagnosis of local faults in cable lines using partial discharge (PD) measurements // Scientific journal of young scientists. – 2022. – No. 2 (27). – P. 76-81.Сафин А. И., Парвазетдинов К. Л., Доломанюк Л. В. Анализ неразрушающих методов диагностики кабельных линий // ББК 72 Ф 97. – 2023.Safin A. I., Parvazetdinov K. L., Dolomanyuk L. V. Analysis of non-destructive methods for diagnosing cable lines // BBK 72 F 97. – 2023.Шепелев А. О., Осипов Д. С., Ткаченко В. А. Development of correction coefficients for cable cross-sections selection in polymeric cable channel // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University Geo Assets Engineering. – 2024. – Т. 335. – №. 3. – С. 7-16.Shepelev A. O., Osipov D. S., Tkachenko V. A. Development of correction coefficients for cable cross-sections selection in polymeric cable channel // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University Geo Assets Engineering. – 2024. – T. 335. – No. 3. – pp. 7-16.Вдовико В. П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования. — Новосибирск: Наука, 2007.Vdoviko V. P. Partial discharges in diagnosing high-voltage equipment. - Novosibirsk: Science, 2007.Волохович А. Б., Кокорин А. Е. Результаты массового обследования кабельных линий 6-35 кВ установками CPDA // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2020. – №. 3. – С. 39-47.Dimrus LLC. "Cable line insulation monitoring system "CPDA". Operation manual."Мифтахова Н. К. и др. Методика оценки результатов диагностики кабельных линий среднего напряжения с применением вероятностной модели надежности // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2013. – №. 5-6. – С. 114-118.Miftakhova N. K., Ivshin I. V., Gavrilov V. A., Gimadiev R. A. Methodology for assessing the results of diagnostics of medium voltage cable lines using a probabilistic reliability model. - Kazan State Energy University, 2013.Govindarajan S. et al. A review on partial discharge diagnosis in cables: Theory, techniques, and trends // Measurement. – 2023. – С. 112882.Govindarajan S. et al. A review on partial discharge diagnosis in cables: Theory, techniques, and trends // Measurement. – 2023. – P. 112882.Степанов, В. М. Методы местонахождения повреждённых участков кабельных линий напряжением 35-500кВ / В.М. Степанов, П.А. Борисов // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2010. – Вып. 3. – Ч. 5. – С. 94-97.Stepanov, V. M. Methods for locating damaged sections of cable lines with voltage 35-500 kV / V.M. Stepanov, P.A. Borisov // News of Tula State University. Technical science. – 2010. – Issue 3. – Part 5. – P. 94-97.Hassan W. et al. Investigating the progression of insulation degradation in power cable based on partial discharge measurements // Electric Power Systems Research. – 2023. – Т. 221. – С. 109452.Hassan W. et al. Investigating the progression of insulation degradation in power cable based on partial discharge measurements // Electric Power Systems Research. – 2023. – T. 221. – P. 109452.Kumar H. et al. A Review on the Classification of Partial Discharges in Medium-Voltage Cables: Detection, Feature Extraction, Artificial Intelligence-Based Classification, and Optimization Techniques // Energies. – 2024. – Т. 17. – №. 5. – С. 1142.Kumar H. et al. A Review on the Classification of Partial Discharges in Medium-Voltage Cables: Detection, Feature Extraction, Artificial Intelligence-Based Classification, and Optimization Techniques // Energies. – 2024. – T. 17. – No. 5. – P. 1142.Беляков, В. В. Мониторинг силовых кабельных линий с адаптацией к условиям окружающей среды в режиме реального времени / В.В. Беляков, А.В. Малышев // Электро, 2008. – № 5. – С. 38–40.Belyakov, V. V. Monitoring of power cable lines with adaptation to environmental conditions in real time / V.V. Belyakov, A.V. Malyshev // Electro, 2008. – No. 5. – P. 38–40.Fikri M., Abdul-Malek Z. Partial discharge diagnosis and remaining useful lifetime in XLPE extruded power cables under DC voltage: a review // Electrical Engineering. – 2023. – Т. 105. – №. 6. – С. 4195-4212.Fikri M., Abdul-Malek Z. Partial discharge diagnosis and remaining useful lifetime in XLPE extruded power cables under DC voltage: a review // Electrical Engineering. – 2023. – T. 105. – No. 6. – pp. 4195-4212.Казанина И. В., Хадыева А. Р. Эффективность применения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена с системой мониторинга // Вестник электротехники. – 2013. – № 4. – С. 14.Kazanina I. V., Khadyeva A. R. Efficiency of using cables with cross-linked polyethylene insulation with a monitoring system // Bulletin of Electrical Engineering. – 2013. – No. 4. – P. 14.Борисов, П. А. Модель электротехнического комплекса диагностики технического состояния силовых кабельных линий / В.М. Степанов, П.А. Борисов // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2013.Borisov, P.A. Model of an electrical engineering complex for diagnosing the technical condition of power cable lines / V.M. Stepanov, P.A. Borisov // News of Tula State University. Technical science. - 2013.Sun C. et al. Convolutional Neural Network-Based Pattern Recognition of Partial Discharge in High-Speed Electric-Multiple-Unit Cable Termination // Sensors. – 2024. – Т. 24. – №. 8. – С. 2660.Sun C. et al. Convolutional Neural Network-Based Pattern Recognition of Partial Discharge in High-Speed Electric-Multiple-Unit Cable Termination // Sensors. – 2024. – T. 24. – No. 8. – P. 2660.Govindarajan S. et al. A review on partial discharge diagnosis in cables: Theory, techniques, and trends // Measurement. – 2023. – С. 112882.Govindarajan S. et al. A review on partial discharge diagnosis in cables: Theory, techniques, and trends // Measurement. – 2023. – P. 112882.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.