I quadri ad alta-tensione sono ampiamente utilizzati nelle reti di distribuzione dell'energia per interrompere e distribuire l'energia. Presenta una struttura compatta, un assemblaggio flessibile e una facile installazione. Durante il funzionamento sotto tensione a lungo termine, i materiali isolanti, gli accessori isolanti e i connettori metallici all'interno dei quadri ad alta tensione possono degradarsi sotto gli effetti combinati di varie sollecitazioni e fattori ambientali, portando a scariche anomale e persino a guasti dell'isolamento. Pertanto, test regolari sulle scariche parziali per rilevare tempestivamente potenziali guasti all’isolamento sono una componente cruciale del funzionamento e della manutenzione della rete di distribuzione.
Tensione transitoria di terra (TEV)è un metodo di rilevamento delle scariche parziali altamente sensibile e pratico, non-invasivo, ampiamente utilizzato in apparecchiature quali i quadri-rivestiti in metallo. Tuttavia, la recente esperienza sul campo ha dimostrato che le capacità di risoluzione del segnale-rispetto-al rumore e di localizzazione della scarica di questo metodo di rilevamento non sono ideali e la sua efficacia di rilevamento è influenzata in modo significativo dall'ambiente del sito e dalla disposizione del quadro. Quando più unità del quadro condividono un sistema di terra comune, il segnale TEV a scarica parziale all'interno di un'unità del quadro può accoppiarsi ad altre unità attraverso l'impedenza di terra, causando diafonia. Sebbene il rilevamento della tensione di terra possa individuare efficacemente la fonte approssimativa di scarica all'interno dell'unità del quadro, è difficile determinare in modo efficace la posizione di più unità del quadro che condividono la stessa terra. D’altro canto, a causa della natura casuale e intermittente delle scariche parziali (PD), le tradizionali ispezioni in tempo reale non hanno la capacità di sincronizzare il rilevamento delle PD tra le apparecchiature, rendendo difficile la localizzazione della scarica.
Un metodo di localizzazione del sensore a quattro-canali può individuare efficacemente un quadro difettoso. I suoi vantaggi includono non solo l'individuazione della fonte del quadro difettoso, ma anche l'individuazione del compartimento specifico all'interno del quadro in cui si è verificato il guasto. Tuttavia, questo metodo richiede l’implementazione di almeno quattro sensori TEV sullo stesso quadro, il che è costoso e ne limita la diffusione.
Rispetto al metodo di localizzazione del sensore a quattro-canali basato sulla differenza temporale del segnale, il principio di localizzazione della misurazione sincrona distribuita richiede un solo sensore TEV su ciascun quadro. Per affrontare le attuali difficoltà nell'applicazione diffusa dei sensori TEV, questo documento propone una soluzione per localizzare le scariche parziali nei quadri utilizzando una rete distribuita di sensori di pressione al suolo, basata sui risultati della simulazione dell'accoppiamento di circuiti elettromagnetici-per quadri singoli e multipli. Innanzitutto, basandosi sulla tecnologia di simulazione numerica nel dominio del-differenza temporale-finita, questo documento costruisce un modello di simulazione accoppiato di un circuito di campo di un quadro. Vengono analizzati i modelli di propagazione delle onde elettromagnetiche e le caratteristiche di frequenza-tempo dei segnali transitori della tensione di terra in diverse condizioni, come quelli che si verificano negli isolanti di supporto della sala cavi e nei terminali dei cavi, e viene determinata la posizione di distribuzione ottimale per i sensori di rilevamento della tensione di terra. Inoltre, sulla base della disposizione tipica del quadro all'interno di un locale di distribuzione, viene stabilito un modello di simulazione di quadro affiancato-a-con una terra comune. Vengono studiate le caratteristiche del segnale della tensione di terra di ciascun quadro sotto la stessa sorgente di radiazione elettromagnetica a impulso di scarica e viene proposto un metodo per localizzare la sorgente di scarica utilizzando una rete di sensori distribuita. Per verificare l'efficacia di questo metodo, sono stati utilizzati più sensori intelligenti wireless di tensione di terra distribuiti in rete per implementare il metodo in una sala di distribuzione della sottostazione. Il metodo è stato applicato con successo ed è stato individuato con successo un difetto di isolamento, confermando l'efficacia dello schema di posizionamento della rete di sensori distribuiti.
