Linie energetyczne stopniowo przenoszone są pod ziemię. Rodzi to problem dostępności – żeby ocenić ich kondycję trzeba zrobić wykop. W odpowiedzi na ten problem, we współpracy z ENERGĄ stworzyliśmy system, który pozwala ocenić stan techniczny linii kablowych umieszczonych pod ziemią bez konieczności kopania w gruncie.
Napowietrzne linie energetyczne nie zdobią krajobrazu, stwarzają też problemy związane z oddziaływaniem na środowisko, czy koniecznością monitorowania roślinności w ich otoczeniu. Sieci średniego napięcia (SN) są systematycznie przenoszone pod ziemię, a średnia unijna sieci kablowych SN w całej infrastrukturze SN to ponad 75%. W Polsce ten odsetek wynosi 27% i rokrocznie powiększa się.
Kablowe sieci SN mają wiele zalet, ale przy tym jedną zasadniczą ułomność z punktu widzenia ich eksploatacji – nie poddają się łatwym oględzinom, a przecież tak jak wszystkie kable ulegają stopniowej (lub czasami nagłej) degradacji.
SORAL – pionierski system do monitorowania sieci pod ziemią
W latach 2018-2021 Globema wraz z ENERGĄ Operator zrealizowały projekt badawczo-rozwojowy dotyczący monitorowania stanu technicznego i oceny ryzyka awarii eksploatowanych linii kablowych SN w oparciu o testy diagnostyczne offline.
W trakcie badań przemysłowych opracowany został Health Index (HI) dla elementów linii kablowych, w oparciu o doświadczenia uzyskane z pomiarów tangensa Delta (TD) i wyładowań niezupełnych (PD) na obszarze miasta Elbląga – posiadającego najdłuższą historię pomiarów tych parametrów w Polsce.
W ramach prac rozwojowych, zbudowaliśmy z kolei prototyp systemu informatycznego SORAL pozwalającego na ocenę stanu linii kablowych oraz zarządzanie nimi w oparciu o Predictive Maintenance, czyli podejście zakładające kontrolę i podejmowanie aktywnych działań zapobiegających wystąpieniu awarii.
Działanie prototypu zostało zweryfikowane podczas przeprowadzanych testów na obszarze pilotażowym. W pierwszej połowie 2022 roku powstała pierwsza komercyjna wersja systemu SORAL.
SORAL jest oparty o GeoGrid, nasz autorski system GIS do zarządzania danymi na mapach.
Ocena stanu technicznego kabli i Health Index
Ocean stanu technicznego linii kablowych może następować w oparciu o wiele różnych wyróżników, poczynając od wieku kabla i historii jego awarii, poprzez wyniki prób napięciowych i prób szczelności powłoki, informacji o obciążeniu do pomiarów tangensa delta i wyładowań niezupełnych. Te ostatnie niosą najwięcej informacji, a ich analiza pozwala nie tylko ocenić kondycję kabla, ale także znaleźć miejsca najbardziej narażone na wystąpienie awarii.
System SORAL uwzględnia wszystkie powyższe parametry i na ich podstawie wyznacza Health Index (HI) – parametr określający stan kabli dla każdego odcinka linii kablowych oraz dla muf i głowic. Bierze też pod uwagę dwa rodzaje izolacji kabli, tj. papierową z powłoką ołowianą (PILC) oraz z usieciowanego polietylenu (XLPE).
Co więcej, rozróżnia stosowane przez producentów wozów pomiarowych dwie metody badań wyładowań niezupełnych: metodę napięcia tłumionego – OWTS/DAC oraz metodę napięcia sinusoidalnego – VLF. Rozróżnienie to jest istotne z punktu widzenia koncentracji wyładowań, której analiza stanowi podstawę wyznaczania tzw. Hot Spotów, czyli miejsc szczególnie narażonych na wystąpienie awarii.
Dodatkowo system SORAL normalizuje w przedziale 0-100% wyznaczany HI, tak aby bez względu na rodzaj kabla i zastosowane metody pomiarowe możliwe było porównywanie stanu technicznego poszczególnych odcinków kablowych i ich uszeregowanie według tego stanu. W analogiczny sposób następuje ocena obiektów punktowych, tj. głowic i muf.
Udostępnianie wcześniej nieosiągalnych informacji o sieci
Głównym założeniem system SORAL było dostarczanie nowych, niedostępnych wcześniej informacji uzyskiwanych w oparciu o przetworzenie i analizę danych zebranych podczas badania i eksploatacji sieci. Informacje te miały umożliwiać obiektywną ocenę stanu technicznego linii kablowych, identyfikację miejsc o największej degradacji, wsparcie optymalnego planowania remontów i modernizacji oraz podejmowanie działań zmierzających do uniknięcia awarii.
Głównymi źródłami danych dla systemu SORAL są:
- Systemy GIS w zakresie danych technicznych oraz danych o przebiegach i topologii sieci;
- Wozy pomiarowe w zakresie tangensa Delta i wyładowań niezupełnych;
- Inne źródła przechowujące informacje o awariach, obciążeniu linii, próbach napięciowych i próbach szczelności.
Model danych sieci kablowej jest prosty i obejmuje stacje SN, linie kablowe i kablowo-napowietrzne oraz mufy i głowice. Jako dane opisowe związane z wyżej wyróżnionymi obiektami przechowywane są podstawowe dane techniczne, historia zdarzeń na sieci oraz historia pomiarów. Dane do SORAL z systemu GIS mogą być załadowane z wykorzystaniem standardu CIM.
W przypadku gdy CIM nie jest przez GIS obsługiwany, dane są przenoszone za pomocą ładowarki zbudowanej na bazie zewnętrznego narzędzia FME do przetwarzania i integracji danych, na etapie wdrożenia systemu. Wtedy też mogą zostać zdefiniowane pozostałe źródła danych zawierające inne, potrzebne atrybuty opisowe. Dane o awariach, obciążeniu linii itp. mogą też być wprowadzane bezpośrednio przez operatorów systemów w trybie edycyjnym.
Obsługa danych pomiarowych PD i TD odbywa się automatycznie, a system SORAL dodatkowo generuje pliki inicjalne dla wozów pomiarowych, co skraca czas przygotowywania badań linii w terenie.
Dane prezentowane na mapie, Hot Spoty i precyzyjna lokalizacja miejsc narażonych na awarie
Przebiegi linii oraz lokalizacja obiektów energetycznych prezentowane są na tle mapy, jak w typowym systemie GIS. Najważniejsze syntetyczne informacje o sieci i jej stanie dostępne są na panelach informacyjnych, zaś sięganie do potrzebnych danych szczegółowych odbywa się z poziomu mapy lub za pomocą przygotowanych raportów.
Przechowywanie historii daje możliwość zobrazowania na osi czasu zmian i incydentów zachodzących na liniach oraz gwarantuje poprawne wyznaczenie HI dla poszczególnych jej odcinków, bazujące na najświeższych danych. Odcinki te są stylizowane kolorami w 5-cio stopniowej skali odpowiadającej przypisanym im ocenom stanu: Bardzo Słaby, Słaby, Umiarkowany, Dobry i Bardzo Dobry.
Dzięki temu łatwo jest zorientować się, jak wygląda sieć i w których miejscach wymaga ona interwencji. Analiza PD pod kątem koncentracji i intensywności wyładowań pozwala zidentyfikować Hot Spoty, a zastosowanie dwóch równoległych układów odniesienia (geograficznego dla położenia na mapie oraz liniowego dla rozkładu PD) umożliwia wskazanie ich lokalizacji w przestrzeni z dokładnością do pojedynczych metrów.
Dzięki temu system informuje nie tylko o tym, które odcinki kablowe narażone są na awarię, ale też gdzie należy wykonać wykop.
Od reagowania na awarie do zapobiegania – zmiana podejścia do zarządzania siecią i korzyści z wykorzystania systemu SORAL
Zastosowanie systemu SORAL umożliwia zmianę strategii zarządzania siecią kablowa SN. Stosowana strategia Corrective Maintenance, reagowania w przypadku powstania awarii, zostaje zastąpiona przez strategię Condition Based Maintenance, opartą na prewencyjnych działaniach zależnych od stanu technicznego linii kablowych SN.
Dzięki podejmowaniu działań prewencyjnych oraz obiektywnej ocenie stanu poszczególnych odcinków kabli, system nie tylko umożliwia ograniczenie liczby awarii, ale także zakresu prac remontowych do wymaganego minimum. Mając wiedzę o stanie kabla możliwe staje się prognozowanie dalszego czasu jego życia oraz planowanie badań i wymian w oparciu o analizę ryzyka awarii.
W obszarach zurbanizowanych można korelować prace modernizacyjne z innymi pracami budowlanymi, takimi jak przebudowa dróg, chodników czy innych sieci. Wszystkie powyższe elementy przekładają się wprost na ograniczenie kosztów eksploatacji i modernizacji sieci.
Główne spodziewane korzyści z wdrożenia systemu można pogrupować w trzy obszary:
Eksploatacji linii kablowych
- Aktualna wiedza na temat stanu linii w poszczególnych oddziałach i całym OSD
- Identyfikacja kabli wymagających działań bądź szczególnej obserwacji
- Wskazanie, kiedy wykonać następne badanie linii
Zapobiegania awariom linii kablowych
- Zidentyfikowane linie najbardziej narażone na wystąpienie awarii
- Zidentyfikowane miejsca, gdzie może wystąpić awaria
- Wskazanie czego dotyczy zagrożenie awarią: odcinka kabla, mufy czy głowicy
- Umożliwienie podejmowania kierunkowych działań prewencyjnych
Modernizacji i remontów linii kablowych
- Obiektywny ranking linii, które powinny zostać wyremontowane
- Możliwość oceny, które odcinki kabli i na jakiej długości powinny zostać wymienione
- Wiedza, które linie mimo swojego wieku mogą nadal być eksploatowane
SORAL to system ekspercki, którego wdrożenie bardzo szybko przekłada się na konkretne korzyści biznesowe, a czas zwrotu z inwestycji jest krótki – dzięki kilku obszarom zastosowania. Operator Systemu Dystrybucyjnego dostaje proste i wygodne narzędzie do zarządzania sieciami kablowymi, dzięki któremu może poddać jednej spójnej ocenie całą eksploatowaną sieć oraz wprowadzić nową strategię bazującą na działaniach prewencyjnych, a zbierana w jednym miejscu historia zdarzeń i pomiarów ułatwia mu podejmowanie trafniejszych decyzji.
Chcesz porozmawiać na temat możliwości systemu SORAL lub umówić się na pokaz? Skontaktuj się z nami!
To również może Cię zainteresować:
Obszarowe prognozowanie energii elektrycznej – skuteczniejsze szacowanie produkcji i konsumpcji własnej prosumentów
Kolejny etap projektu B+R – LOBSTER – wspierającego rozwój energetyki ze źródeł odnawialnych za nami
Wpływ metod wyznaczania strat technicznych na optymalizację konfiguracji sieci rozdzielczych
