Ключові слова
integrated fiber-optic modules
monitoring of partial discharges
changes in temperature distribution and mechanical damages
intelligent diagnostics високо- і надвисоковольтні кабелі
інтегровані волоконно-оптичні модулі
моніторинг рівня часткових розрядів
змінення розподілу температури і механічних ушкоджень
інтелектуальна діагностика
Як цитувати
Анотація
У роботі проведено огляд волоконно-оптичних технологій в електроенергетиці, зокрема для моніторингу сучасних силових кабелів з ізоляцією зі зшитого поліетилену та з інтегрованими в їхню структуру волоконно-оптичними модулями. Представлено нові інтелектуальні засоби контролю електричних, теплових, механічних характеристик та рівня часткових розрядів у кабельних лініях. Описано сучасний досвід використання інтелектуальної системи захисту кабелів і кабельних ліній від аварійних ситуацій. На основі аналізу ефективності сучасних методів моніторингу рівня часткових розрядів, розподілу температури і механічних ушкоджень зміцненої поліетиленової ізоляції та інших елементів високо- і надвисоковольтних кабелів з інтегрованими волоконно-оптичними модулями показано перспективу розвитку технологій інтелектуальної діагностики технічного стану та надійності потужних кабельних ліній електропередачі (ЛЕП). Обґрунтовано, що використання волоконно-оптичних модулів у структурі силових кабелів та комп’ютерних методів обробки інформації відносно змінення теплових і механічних характеристик елементів потужних кабелів підвищує ефективність інтелектуальних технологій моніторингу технічного стану сучасних електроенергосистем, автоматичного регулювання режимів їхньої електропередачі та захисту від аварійно небезпечних ситуацій. Бібл. 51, рис. 8.
Посилання
Cherukupalli S., Anders G.J. Distributed fiber optic sensing and dynamic rating of power cables. IEEE Press Series on Power Engineering. Wiley-IEEE Press, October 1, 2019. 240 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119487739
Rajan G. Optical fiber sensors: Advanced techniques and applications. CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2015, 575 p. DOI: https://doi.org/10.1201/b18074
Hartog A. An introduction to distributed optical fiber sensors. CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2017. 472 p.
Fiber optic cables. Private joint stock company "Yuzhcable works", Ukraine. Kharkov: Majdan, 28 p. URL: https://upk.zp.ua/cms_files/68/42/Optic.pdf (accessed 15.06.2021) (Rus).
Shcherba A.A., Podoltsev О.D., Kucheriava I.М. Electromagnetic processes in 330 kv cable line with polyethylene insulation. Tekhnichna elektrodynamika. 2013. No 1. Pp. 9–15. (Rus).
Dubitskii S., Korovkin N., Babkov E. Overhead ground-wire cable with optic fiber. Thermal stability against direct lightning stroke. Novosti Electrotekhniki. 2011. No 4 (70). URL: http://www.news.elteh.ru/arh/2011/70/07.php (accessed 15.06.2021) (Rus).
Mitchell B. The role of fiber optic cables in computer networking. June 28, 2019. URL: https://www.lifewire.com/fiber-optic-cable-817874 (accessed 15.06.2021).
Work manual on laying, testing and operation of up-to-date extra-high-voltage cable lines. Kharkov: Majdan, 2017. 64 p. (Rus).
Shcherba A.A., Podoltsev О.D., Zolotarev V.M. Stationary and transient processes in electromechanical system for the application of polymeric on conductor of EHV cables. Tekhnichna elektrodynamika. 2012. No 2. Pp. 101–102. (Rus)
Shcherba A.A., Podoltsev A.D., Kucheriava I.М. The magnetic field of underground 330 kV cable line and ways for its reduction. Tekhnichna elektrodynamika. 2019. No 5. Pp. 3–9. DOI: https://doi.org/10.15407/techned 2019.05.003 (Rus)
Cho J., Kim J.H., Lee H.J., Kim J.Yo., Song I.K., Choi J.H. Development and improvement of an intelligent cable monitoring system for underground distribution networks using distributed temperature sensing. Energies. 2014. No 7. Pp. 1076–1094. DOI: https://doi.org/10.3390/en7021076
Kazanina I.V., Khadieva A.R. Efficiency of application of cable with cross-linked polyethylene insulation with monitoring system. Vestnik elektrotekhniki. 2013. No 4 (83). Pp. 80–86. (Rus)
Larin Yu.T., Smirnov Yu.V., Grinshtein M.L. Application of temperature monitoring system by optic cable for distribution temperature control along electric power cable. Kabel-news. 2009. No 8. Pp. 48–53. URL: http://kabel-news.ru/netcat_files/90/100/august_Primenenie_sistemy_temperaturnogo_monitoringa.pdf (accessed 15.06.2021) (Rus)
Kogut І.S. Effect of construction defects on structural damping of unidirectionally reinforced composities. Physicochemical Mechanics of Materials. 2012. Vol. 48. No 4. Pp. 46–52. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/PHKhMM_2012_ 48_4_8 (accessed 15.06.2021). (Ukr)
Mokanski V. High-voltage power cable with integrated fiber-optic module. Kabeli i provoda. 2009. No 2 (315). Pp. 14–17. (Rus)
Wey A.H., Grotenhuis B.J., Kerstens A. Fibre-optical technology in medium-voltage XLPE cables in the Netherlands. Proc. of the International Conference on Electricity Distribution, CIRED 1999. URL: http://www.cired.net/publications/cired1999/papers/1/1_p11.pdf (accessed 15.06.2021)
Su Q., Li H.J., Tan K.C. Hotspot location and mitigation for underground power cables. IEE Proceedings – Generation, Transmission and Distribution. November 2005. Vol. 152. No 6. Pp. 934–938. DOI: https://doi.org/10.1049/ip-gtd:20050093
Dmitriev M.V., Ilyushin P.V. On improvement of efficiency of systems for temperature monitoring of 100–500 kV cable lines. Releinaia zaschita i avtomatizatsiia. March 2018. Pp. 54–61. URL: http://mvdm.ru/wp-content/uploads/2018/02/Dmitriev_ RZA1.pdf (accessed 15.06.2021) (Rus)
Udovichenko O.V. Temperature monitoring of high-voltage cable lines on the basis of cables with cross-linked polyethylene insulation. Papers of the third science-practical conference: Power lines 2008: design, construction, operational experiment and science-technological advance, Novosibirsk, 2008. Pp. 301–304. (Rus)
60–500 kV high voltage underground power cables. XLPE insulated cables. Nexans, Edition 10.2011, 33 p. URL: https://www.nexans.com/Corporate/2013/60-500_kV_High_Voltage_full_ BD2.pdf (accessed 15.06.2021)
XLPE land cable systems. ABB. 2010, Rev. 5, 28 p. URL: https://library.e.abb.com/public/ab02245fb5b5ec41c12575c4004a76d0/XLPE%20Land%20Cable%20Systems%202GM5007GB%20rev%205.pdf (accessed 15.06.2021)
Submarine cable. URL: http://www.tkd-kabel.in.ua/news/25-podvodnyi-kabel (accessed 15.06.2021)
DITEST STA-R series fiber optic distributed temperature & strain monitoring system. Omnisens, ref: DT-DITEST-STAR-eng, 4 p.
European technology platform Smart Grids. Strategic research agenda for Europe’s electricity networks of the future. Smart Grids Strategic Research Agenda 2035. March, 2012. 74 p. URL: https://www.etip-snet.eu/wp-content/uploads/2017/04/sra2035.pdf (accessed 15.06.2021)
Ambikairajah R., Phung B.T., Ravishankar J., Blackburn T. R., Liu Z. Smart sensors and online condition monitoring of high voltage cables for the Smart Grid. Proceedings of the 14th International Middle East Power Systems Conference (MEPCON’10), December 19–21, 2010. Paper ID 289. Pp. 807–811.
Koltunowicz W., Badicu L., Hummel R., Broniecki U., Gebhardt D. PD testing and monitoring of HV cable systems. 9th International Conference on Insulated Power Cables (JICABLE’15). Versailles, France, 21–25 June 2015. 6 р.
Belkovskii S.V., Botov S.V., Germanenko D.V., Rusov V.A., Shkolnik A.B. On-line control of technical state of high-voltage cable lines. Energoekspert. 2015. No 3. Pp. 64–69. URL: https://dimrus.com/manuals/cablesom.pdf (accessed 15.06.2021) (Rus)
Chengke Z., Huajie Y., Xiang D. Review of recent research towards power cable life cycle management. High Voltage. 2017. Vol. 2. Is. 3. Pp. 179–187. DOI: https://doi.org/10.1049/hve.2017.0037
Bawart M., Marzinotto M., Mazzanti G. Challenge of fault location on long submarine power cables. . 9th International Conference on Insulated Power Cables (JICABLE’15). Versailles, France, 21–25 June 2015. 6 p.
Schierig S., Bohme F., Pietsch R. An alternative approach about fault location on HVAC and HVDC cables during commissioning and operation. 9th Int. Conf. Insulated Power Cables (JICABLE'15) Versailles, France, 21–25 June 2015. 6 p.
Conway C., Mondanos M. An introduction to fiber optic intelligent distributed acoustic sensing (iDAS) technology for power industry applications. 9th International Conference on Insulated Power Cables (JICABLE’15). Versailles, France, 21–25 June 2015. 6 p.
Singh K., Minto C., Godfrey A. OptaSense distributed acoustic sensing (DAS) systems for the power network. 9th Int. Conf. Insulated Power Cables (JICABLE’15), Versailles, France, 21–25 June 2015. 4 p.
Wagenaars P., Steennis F., Broersma T., et al. Accurate on-line fault location (full breakdowns) for MV cables with Smart Cable Guard. 9th Int. Conf. Insulated Power Cables (JICABLE’15). Versailles, France, 21–25 June 2015. 5 p.
Qian Y., Wagenaars P., Harmsen D., et al. Risk on failure, based on PD measurements in actual MV PILC and XLPE power cables. 9th Int. Conf. Insulated Power Cables (JICABLE’15). Versailles, France, 21–25 June 2015. 3 p.
Kirkcaldy L., Pilgrim J., Rogers R., LeeS G. Distributed acoustic sensing of partial discharge: initial findings. 10th Int. Conf. Insulated Power Cables (JICABLE’19). Paris –Versailles, France, 23–27 June. 2019. 6 p.
Grund R., Hohloch J., Rogers R., Kammler A., Pohl C., Roland H. Integral sensing of HV cable joints – monitor operation and predict failures early. 10th Int. Conf. Insulated Power Cables (JICABLE’19). Paris –Versailles, France, 23–27 June, 2019. 6 p.
Steennis F., Wagenaars P., Harmsen D., Minnen F., Broersma t., Huijkelom M., Bleeker P., Fijlstra H. Smart Cable Guard – a tool for on-line monitoring and location of PD’s and faults in MV cables – its application and business case. 23rd International Conference on Electricity Distribution, CIRED 2015. Lyon, 15–18 June 2015. Paper 1044. 5 p.
Steennis F., Buys P, Mehairjan R., Wielen P. Smart Cable Guard for PD-online monitoring of MV underground power cables in Stedin’s network. International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis CMD 2014. Jeju, South Korea, September 21-25, 2014. Рр. 525–528.
Smart Сable Guard. URL: https://www.dnvgl.com (accessed 15.06.2021)
Power cable diagnostics. URL: https://www.dnvgl.com/services/power-cable-diagnostics-7211 (accessed 15.06.2021)
Smart Cable Guard: the technology. URL: https://www.dnv.com/power-renewables/services/scg/technology.html (accessed 15.06.2021).
Recommendations for marking underground cable lines (CL) using 3M ™ Scotchmark ™ EMS electronic markers. 8 p. URL: https://skomplekt.com/files/category_455/doc_c455_3.pdf (Rus)
Prysmian Group offers a new intelligent solution. URL: https://www.ruscable.ru/news/2019/10/08/Prysmian_Group_predlagaet_novoe_intellektualynoe_r/ (accessed 15.06.2021) (Rus)
Zolotaryov V.M. Plant "Yuzhcable works": milestones of the road (75 years to Plant «Yuzhcable works»). Electrotekhnika i Elektromekhanika. 2018. No 5. Pp. 12–16. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.5.02 (Rus)
Fiber optic cables. Catalogue of Yuzhcable works PJSC, 42 p. URL: www.yuzhcable.com.ua (accessed 15.06.2021) (Rus)
Bragynets I.O., Kononenko O.G., Masjurenko Yu.О., Nizhenskyi A.D. Application of phase-and-frequency method for laser distance measurement. Tekhnichna elektrodynamika. 2004. No 6. Pp. 56–59. (Rus)
Bragynets I.O., Zaitsev E.О., Kononenko O.G., Masjurenko Yu.О., Nizhenskyi A.D. Increasing the noise immunity of the phase laser ranging systems. Tekhnichna elektrodynamika. 2014. No 3. Pp. 91–96. (Rus)
Zaitsev Ie., Shpylka A., Shpylka N. Output signal processing method for fiber bragg grating sensing system. Proceedings of the 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET-2020). Lviv-Slavske, Ukraine, February 25–29, 2020. Pp. 152–155. DOI: https://doi.org/10.1109/TCSET49122.2020.235412.
Levitskii A.S., Kobzar K.O., Zaitsev E.O. Fiber-optic force meters in the coupling prisms of turbogenerators based on Bragg gratings. Hydroenergetika Ukrainy. 2017. No 3–4. Pp. 22–25. (Ukr)
Wang Q., Zhang L., Sun C., Yu Q. Multiplexed fiber-optic pressure and temperature sensor system for down-hole measurement. IEEE Sensors Journal. 2008. Vol. 8. Issue 11. Pp. 1879–1883. DOI: https://doi.org/10.1109/JSEN.2008.2006253
Shcherba A.A., Podoltsev A.D., Kucheriava I.M. System for remote monitoring of high-voltage cable line state. Pratsi Institutu electrodynamiki NAN Ukrainy. 2020. Is. 57. Pp. 10–14. DOI: https://doi.org/10.15407/publishing 2020.57.010 (Ukr)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2021 Array