Особливості сучасних методів прогнозування технічного стану кабельних ліній за параметрами часткових розрядів та тенденції їх розвитку

Ігор  Бойко

doi:10.20998/2079-3944.2026.1.15

Автор(и)

Ігор Бойко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-3944.2026.1.15

Ключові слова:

кабельні лінії, часткові розряди, прогнозування технічного стану, онлайн-моніторинг, офлайн-випробування, “відлуння” часткових розрядів, часово-частотний аналіз

Анотація

Вступ. Надійність кабельних мереж значною мірою визначається своєчасним виявленням дефектів ізоляції та прогнозуванням технічного стану кабельних ліній. Одним із найбільш інформативних показників деградації ізоляції є параметри часткових розрядів, аналіз яких дає змогу оцінити рівень старіння та ризик аварійних відмов. Постановка проблеми. Існуючі методи контролю кабельних ліній потребують підвищення точності, автоматизації та адаптації до умов експлуатаційних завад. Особливо актуальним є вибір ефективної стратегії діагностики, що поєднує достовірність результатів, економічну доцільність і можливість прогнозування залишкового ресурсу обладнання. Мета. Проаналізувати сучасні методи прогнозування технічного стану кабельних ліній за параметрами часткових розрядів, визначити основні тенденції їх розвитку та оцінити перспективи практичного застосування. Методологія. Використано аналітичний огляд сучасних наукових джерел, порівняльний аналіз офлайн- і онлайн-методів діагностики, дослідження способів обробки сигналів часткових розрядів, а також оцінювання ефективності алгоритмів автоматизованого розпізнавання дефектів ізоляції. Наукова новизна роботи полягає в узагальненні сучасних підходів до діагностики кабельних ліній за параметрами часткових розрядів, систематизації офлайн-випробувань (згасаючої коливальної напруги, високочастотних і резонансних технологій) та онлайн-моніторингу із застосуванням високочастотних датчиків, багатопараметричних і волоконно-оптичних систем. Також обґрунтовано перспективність використання часово-частотних перетворень, алгоритмів глибокого навчання та методики «відлуння» часткових розрядів як джерела додаткових інформативних ознак старіння ізоляції. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для вибору раціональної стратегії контролю технічного стану кабельних ліній, планування ремонтних заходів, підвищення надійності електричних мереж і впровадження інтелектуальних систем моніторингу в енергетичній галузі.

Посилання

Zhang X., Pang B., Liu Y., et al. Review on Detection and Analysis of Partial Discharge along Power Cables. Energies 14(22), 7692 (2021) – DOI: 10.3390/en14227692 researchgate.net.
Govindarajan S., Morales A., Ardila-Rey J.A., Purushothaman N. A review on partial discharge diagnosis in cables: Theory, techniques, and trends. Measurement 216, 112882 (2023) – DOI: 10.1016/j.measurement.2023.112882 .Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change, Dec. 11, 1997. Available at: https://www.wipo.int/wipolex/en/text/594502
Kucheriava I.M. Systemy monitorynhu suchasnykh kabelnykh linii elektroperedachi. Pratsi In-tu elektrodynamiky NAN Ukrainy 2023, Vyp. 66, s. 111–123 – DOI: 10.15407/publishing2023.66.111.
Li Xu, Yu Yang, Kan Y., et al. Diagnosis of PD defects of 35 kV cable joint based on high-frequency and oscillating wave technology. J. Physics: Conf. Series 1633, 012111 (2020) – DOI: 10.1088/1742-6596/1633/1/012111 .
Shcherba A., Skytsiuk V., Todorov M., et al. Management of Mobile Resonant Electrical Systems for High-Voltage Generation in Non-Destructive Diagnostics of Power Equipment Insulation. Electronics 14(15), 2923 (2023) – DOI: 10.3390/electronics14152923 mdpi.com.
Florkowski M. Partial discharge echo measurement approach for high voltage insulation assessment. Discover Electronics 2, 56 (2025) – DOI: 10.1007/s44291-025-00091-w link.springer.com
Xie Y., You P., Wu G., et al. Accurate Identification of Partial Discharge vs. Corona in High-Speed Train Cable Terminals using S-Transform and 2D-CNN. Sensors 24(23), 7602 (2024) – DOI: 10.3390/s24237602
Talip M.S.A., Othman M., Azam S.M.K., et al. Advanced Signal Processing Methods for Partial Discharge Analysis: A Review. Electronics 12, 4158 (2025) – DOI: 10.3390/electronics12234158 .
Song Y., Chen W., Wan F., et al. Online multi-parameter sensing and condition assessment technology for power cables: A review. Electr. Power Syst. Res. 210, 108140 (2022) – DOI: 10.1016/j.epsr.2022.108140 .
Abu-Rub O.H., Al-Hamadi H.M., El-Magmous B., et al. Cable insulation fault identification using partial discharge patterns analysis. IEEE Can. J. Electr. Comput. Eng. 45(4), 381–387 (2022) – DOI: 10.1109/ICJECE.2022.9872187.
Shahsavarian T., Phung B.T., Blackburn T.R., Li J. A review of knowledge-based defect identification via PRPD patterns in high voltage apparatus. IEEE Access 9, 161028–161043 (2021) – DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3130718.
Shafiq M., Kiitam I., Hussain A., et al. Identification and location of PD defects in medium voltage underground power cables using high frequency current transformer. IEEE Access 7, 101160–101170 (2019) – DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2930836.
Du J., Mi J., Jia Z., et al. Feature extraction and pattern recognition algorithm of power cable partial discharge signal. Int. J. Pattern Recognit. Artif. Intell. 37(12), 2258010 (2023) – DOI: 10.1142/S0218001422580101.
Mishra S., Singh P.P., Palu I., et al. Diagnostic analysis of partial discharge events of power cables at various voltage levels using ramping behavior analysis method. Electr. Power Syst. Res. 227, 109988 (2024) – DOI: 10.1016/j.epsr.2023.109988.
Isa M.A.M., Jasni J., Ahmad H. Investigation on partial discharge activities in cross-linked polyethylene power cable using finite element analysis. J. Physics: Conf. Series 1529, 042055 (2020) – DOI: 10.1088/1742-6596/1529/4/042055.
Fang H., Yuan Z., Zhang T., et al. Research on Partial Discharge Pattern Recognition of Small Samples Based on STFT and CNN-SVM. Proc. 2025 2nd Int. Conf. on Electrical Technology and Automation Engineering (ETAE), pp. 258–263 (2025) – DOI: 10.1109/ETAE59034.2025.00056.
Bian H., Zhang X., Chen Q., et al. Improved physical model of electrical lifetime estimation for crosslinked polyethylene AC cable. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 27(6), 2099–2107 (2020) – DOI: 10.1109/TDEI.2020.009853.
Montanari G.C., Mazzanti G., Marzinotto M. Partial discharge diagnostics: From apparatus monitoring to smart grid assessment. IEEE Electr. Insul. Mag. 29(6), 8–17 (2013) – DOI: 10.1109/MEI.2013.6679378.
IEC 60270: 2000. High-voltage test techniques – Partial discharge measurements. International Electrotechnical Commission, Geneva, 89 pp.
Zhou C., Yang L., Cao X., et al. Review of recent research towards power cable life cycle management. High Voltage 2(1), 9–21 (2017) – DOI: 10.1049/hve.2016.0013.