Detección continua de descargas parciales

El monitoreo de cables en línea supervisa continuamente la actividad de descargas parciales en cables de alto voltaje utilizando la tecnología más avanzada y patentada de rechazo de ruido TF Map™ de Techimp. El sistema se puede configurar para rechazar el ruido y adquirir exclusivamente una señal de descarga parcial para la evaluación de la alarma. También se puede discriminar entre distintos tipos de fenómenos y asignarles diferentes algoritmos de alarma con distintos umbrales. Los datos se pueden visualizar como un patrón estándar de Descarga Parcial de Fase Resuelta (PRPD) (con selección múltiple para su comparación), y también como TF Map. También se facilitan los parámetros estadísticos de cada adquisición.

Monitoreo permanente de descargas parciales (DP)

• Tecnología patentada
• Detección de descargas parciales
• Mejora del rechazo de ruido gracias al análisis de impulsos en tiempo real basado en la tecnología patentada TF Map
• Separación y clasificación de diferentes fenómenos de descargas parciales
• Tendencia temporal de cantidades elaboradas extraídas de análisis de descargas parciales relevantes para cada fenómeno de descarga parcial, como Qmáx., frecuencia de repetición y muchos otros
• Distancia a la ubicación de la falla

Prevención de fallas en cables de alto voltaje mediante monitoreo de cables en línea

La solución de monitoreo de cables, mediante la medición continua y la tendencia de la actividad de descargas parciales, ayuda a nuestros clientes a prevenir fallas importantes en los cables de alto voltaje. Los principales defectos en los cables de alto voltaje son:

• Descargas parciales internas en el cable y sus accesorios
• Descargas parciales superficiales en terminaciones de cable
• Blindaje corroído
• Recubrimiento roto

Razones típicas de las descargas parciales dañinas

En un mismo circuito de cables se producen simultáneamente distintos procesos de envejecimiento:

• Envejecimiento electrotérmico
  • Rotura de cadenas poliméricas
  • Oxidación del material aislante
• Ciclado térmico
  • Ciclos térmicos (expansiones y contracciones) debido a diferentes condiciones de carga
• Envejecimiento mecánico
  • Vibraciones y fuerzas mecánicas debidas tanto a causas externas como a fuerzas electromagnéticas provocadas por la corriente circulante
• Envejecimiento debido al entorno exterior
  • Posible ingreso de humedad y/o contaminantes externos

Beneficios de la tecnología TF MAP™

• Separación de fenómenos (ruido, perturbaciones, múltiples
  actividades de descargas parciales, etc.)
• Rechazo de ruido
• Identificación de fenómenos individuales
• Localización de descargas parciales

Descripción de la solución de monitoreo de cables

Monitorea permanentemente la actividad de descargas parciales de los cables de alto voltaje. Es un sistema modular que incluye:

• PD Hub™, incluida la Unidad de adquisición de descargas parciales
• Diferentes tipos de sensores según el tipo de aplicación (HFCT, abrazadera HFCT, Acoplador magnético flexible, sensor TEV)
• Una Unidad central con software de monitoreo TiSCADA que muestra datos, tendencias y perfiles de corriente en tiempo real y permite el análisis de datos.

La solución de Monitoreo de cables de Doble tiene una arquitectura modular y flexible que permite diseñar un sistema de monitoreo global acorde con los requerimientos de nuestros clientes.

Componentes

PD Hub

PD Hub es el centro del sistema de monitoreo de descargas parciales y se suministra como dispositivo de 3, 6, 9 y 12 canales. Su unidad de adquisición UWB funciona de 16 kHz a 30 MHz con una rápida frecuencia de muestreo de 100 MS/s y captura la forma de onda completa de un gran número de pulsos. TF Map permite diferenciar entre distintos pulsos de diferentes formas (TF Map), mejorando así la relación señal/ruido y recolectar principalmente pulsos relacionados con la actividad de descargas parciales. La unidad se alimenta y protege mediante un tablero de distribución de bajo voltaje. PD Hub está disponible en IP65 e IP68, cuando sea necesario. Por lo general, PD Hub se instala cerca de las terminaciones y empalmes de cables

Sensores de monitoreo de cables

Se utilizan diferentes sensores para detectar las señales de descargas parciales procedentes del interior del cable. El tipo de sensor que se usa con más frecuencia para el monitoreo de descargas parciales en cables es el HFCT. La familia de HFCT de TECHIMP combina una excelente respuesta en frecuencia con la robustez de una instalación duradera. En las terminaciones de cables, los sensores generalmente se instalan dentro de las cajas de puesta a tierra o directamente en los cables de conexión a tierra en subestaciones con aislamiento gaseoso (GIS) o en la terminación del transformador. En los empalmes de cables, los sensores HFCT se integran en la caja de conexiones, ya sea alrededor de los cables de conexión a tierra o alrededor de las barras de transposición de pantallas en el interior. TECHIMP ofrece una amplia gama de sensores:

• Sensor HFCT de Ø 30-50 mm
• Sensores de abrazadera HFCT de Ø 39-140 mm
• Acoplador magnético flexible (FMC)
• Sensor TEV

Fuente de alimentación permanente (PPS) para PD HUB

El concepto de PPS se ha desarrollado para permitir el monitoreo permanente de descargas parciales en empalmes de cables de alto voltaje cuando no hay energía de bajo voltaje disponible en las bocas de inspección. PPS obtiene la energía necesaria de la línea eléctrica de alto voltaje que se está monitoreando por medio de una o más unidades toroidales acopladas al cable o a los cables eléctricos de alto voltaje. PPS es capaz de suministrar continuamente hasta 60W @ 24Vdc cuando el cable de alto voltaje está energizado y permite disponer de una señal de sincronización para todo el sistema de monitoreo del cable. PPS se compone de dos dispositivos principales: el transformador toroidal de abrazadera (diámetro máximo de 180 mm) y la unidad de alimentación controlada electrónicamente. En función del nivel de potencia requerido por el sistema de descargas parciales, la PPS puede suministrar hasta 60 W utilizando hasta tres transformadores de abrazadera.
transformadores.

Unidad central con software de monitoreo TiSCADA

La unidad central es un armario de 19″ que contiene el servidor y el software de procesamiento. El servidor es una computadora industrial con discos duros y fuentes de alimentación redundantes, para garantizar la máxima confiabilidad. El software se suministra como un sistema virtualizado (máquina virtual), por lo que puede restaurarse fácilmente y trasladarse a otras máquinas. La unidad central contiene también un monitor industrial y teclado/mouse. Puede suministrarse con una fuente de alimentación ininterrumpida y una unidad WatchDog con capacidad para informar las alarmas del sistema.

Comunicación por fibra óptica y fuente de alimentación de bajo voltaje

La Unidad de adquisición de descargas parciales instalada en el interior de cada PD Hub se alimentará con 5 Vcc, 2 A como máximo. El PD Hub se alimentará mediante un alimentador de bajo voltaje a través del tablero de distribución instalado en su interior. Todos los PD Hub y la unidad central se conectan entre sí mediante una red de fibra óptica

Esta red está diseñada en anillo, para evitar que la comunicación falle en caso de interrupción de un segmento de fibra. La fibra puede ser monomodo o multimodo, con terminaciones en conectores ST.

Arquitectura de la solución de monitoreo de cables

Cables de alto voltaje subterráneos – Arquitectura distribuida

La mayoría de los cables se distribuyen con empalmes (el punto de falla más común para los cables de alto voltaje). Doble monitorea los empalmes y las terminaciones. Por lo general, aquí es donde instalaremos permanentemente nuestro sistema distribuido de monitoreo de cables con monitoreo de descargas parciales.

Interfaz gráfica de usuario (GUI) de TiSCADA

La interfaz gráfica del Sistema de monitoreo de descargas parciales TECHIMP (TiSCADA) informa el estado de los activos eléctricos monitoreados en una única pantalla sinóptica (denominada “vista sinóptica”). Esta pantalla permite detectar cualquier parte del sistema de aislamiento que resulte afectada por descargas parciales. Además, es posible analizar los datos adquiridos, trazar la tendencia de los datos y realizar consultas avanzadas a la Base de datos (por ejemplo, mediante la comparación de datos entre equipos de la misma planta, entre fases de los mismos equipos sometidos a pruebas, se puede correlacionar los datos de descargas parciales con la tendencia de otras magnitudes monitoreadas tales como temperatura, carga, etc…). Gracias al Servidor web, se puede acceder a la interfaz gráfica del sistema de forma local o a través de cualquier otro usuario conectado (mediante LAN o módem) a la unidad de Control central, con las credenciales de inicio de sesión adecuadas. Permite al personal de mantenimiento y gestión de activos acceder a los datos del monitor de descargas parciales (PDM) sin necesidad de software específico.

Monitoreo de descargas parciales de conexión y uso inmediato con FALCON

FALCON representa una solución rentable para el monitoreo continuo de descargas parciales en activos de medio voltaje, tales como conmutadores, cables, transformadores y motores de medio voltaje. FALCON puede identificar el deterioro del aislamiento y la posible degradación del estado del sistema eléctrico, antes de que se produzca una falla. La unidad FALCON adquiere y procesa señales de descargas parciales de alta frecuencia, detectadas localmente a través de los sensores a los que está conectada, sean inductivos (HFCT) o capacitivos (TEV).

Un KIT FALCON incluye un sensor, un kit de sincronización y la aplicación web integrada. FALCON es un dispositivo “plug & play” (conexión y uso inmediato) que se puede instalar con unas mínimas y simples maniobras. Se configura automáticamente y, una vez alimentado, entra inmediatamente en servicio. Otra ventaja importante de FALCON es su capacidad para integrarse fácilmente en un sistema de monitoreo existente. FALCON es compatible con los protocolos IEC 61850 y OPC UA. La unidad FALCON está equipada con dos imanes que permiten instalar la unidad directamente en los conmutadores o con una guía DIN, para otro tipo de instalación.

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FALCON está equipado con un sistema automático de escala completa y ajuste del nivel de disparo, que garantiza siempre la mejor precisión.

• MEDICIÓN – Detección automática de descargas parciales mediante sensores situados en la terminación del cable o en el gabinete de conmutadores
• ALMACENAMIENTO – Archivo histórico de mediciones de hasta dos años
• ANÁLISIS – Reconocimiento automático de problemas críticos a medida que evolucionan
• ALARMAS – Fácil configuración de alarmas

Hay diferentes formas de visualizar las alarmas entrantes:

• Mediante un LED situado en la unidad, que es verde si FALCON no detecta ninguna actividad, y rojo si  se detecta actividad dañina
• Mediante CONTACTOS SECOS que se pueden conectar a cualquier SCADA o Sistema de Gestión de Edificios (BMS) local.
• Desde la APLICACIÓN WEB de FALCON, de fácil acceso a través de cualquier navegador web, computadora portátil o teléfono inteligente, que muestra:
  • estado del activo con lógica de semáforo
  • lista de alarmas debido a actividad de DP
  • lista de notificaciones del sistema (problemas de comunicación y de funcionamiento)
  • la visualización de tendencias y datos estadísticos importantes
  • parámetros (Qmáx., frecuencia de repetición, alarmas)
• A partir de integraciones IEC 61850 u OPC UA

En función de la evolución de los defectos, FALCON ofrece un algoritmo capaz de determinar si un activo presenta niveles críticos de descargas parciales. En caso de que la descarga parcial identificada represente un  peligro, FALCON envía una alarma al operador para informar de que se ha encontrado un problema crítico. Las alarmas se presentan con 5 niveles de gravedad:

• BUENO: situación de estabilidad.
• MODERADO: aparición de un fenómeno de evolución muy lenta. En este caso, es recomendable programar unos meses más tarde una nueva intervención de diagnóstico.
• LIGERAMENTE DETERIORADO: el fenómeno identificado está creciendo.
• DETERIORADO: se aconseja programar una nueva intervención de diagnóstico.
• CRÍTICO: la intervención se debe programar lo antes posible.

Toda la información adquirida se almacena en la memoria de FALCON y se puede consultar a través de una aplicación web, una computadora o un teléfono inteligente.

Cuando se produce un defecto en desarrollo, la aplicación web informa inmediatamente del estado del activo y del nivel de criticidad del defecto. La interfaz es fácil de leer y no requiere ninguna habilidad específica. Por lo tanto, no es necesario ser un experto en DP para obtener beneficios inmediatos del sistema FALCON.

• Presenta el estado del sistema de monitoreo
• Enumera alarmas relevantes para la actividad de DP
• Enumera las notificaciones del sistema (problemas de comunicación y de funcionamiento)
• Muestra visualización de tendencias de los parámetros estadísticos más importantes (Qmáx., frecuencia de repetición, alarmas y otros)

La necesidad de monitorear numerosos activos acarrea la necesidad de gestionar multitud de datos. En el caso de integrar el sistema de monitoreo FALCON con una infraestructura existente, la comunicación se puede realizar a través de diferentes protocolos, como IEC 61850, o el OPC UA, que permite concentrar la información de múltiples unidades en una ventana.