Publicação: Sistema de avaliação da confiabilidade dielétrica de cabos isolados de alta tensão baseado em descarga parcial como módulo de digital shadow
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Resumo
A avaliação da confiabilidade dielétrica de cabos de potência de média e alta tensão
constitui um procedimento muito importante para a prevenção de falhas e continuidade
operacional em ambientes industriais. A degradação do isolamento, impulsionada por
mecanismos como envelhecimento térmico, penetração de umidade e defeitos localizados,
manifesta-se precocemente por meio de descargas parciais, cujo monitoramento e interpretação
sistemática permitem antecipar condições críticas antes da falha do ativo. Neste contexto, o
presente trabalho propõe uma metodologia para avaliação da confiabilidade dielétrica de cabos
de média e alta tensão a partir do monitoramento de descargas parciais, concebida para operar
como o módulo de avaliação dielétrica dentro de uma arquitetura de Digital Shadow voltada à
gestão de ativos elétricos. A metodologia é organizada em um pipeline sequencial de cinco
etapas: (i) aquisição do sinal por meio de sensores (seja em regimes offline ou online), (ii)
separação dos sinais de descargas parciais de ruídos, por clusterização hierárquica pelo método
de Ward, (iii) avaliação de severidade dielétrica por lógica fuzzy, (iv) estimativa do estado do
cabo na curva de confiabilidade de Weibull, mediante um modelo de degradação e (v) ajustes
de ponderação pelo índice de qualidade do sinal e avaliação final por faixas de condição
baseadas em diretrizes do IEEE Std 400.3 e do CIGRE TB 841. Estes procedimentos
metodológicos, quando somados, visam em seu resultado final, buscar qualificar a
confiabilidade do cabo com base com base em seus sinais de descargas. Este conjunto deve
funcionar dentro do conceito de “Digital Shadow”, recebendo dados dos sensores instalados no
mundo físico, processando-os e produzindo, ao seu final (geralmente em um sistema em nuvem)
uma indicação física coerente do estado do (isolamento) do cabo em monitoramento.
Abstract
The evaluation of the dielectric reliability of medium and high voltage power cables is a
very important procedure for the prevention of failures and operational continuity in industrial
environments. Insulation degradation, driven by mechanisms such as thermal aging, moisture
penetration, and localized defects, manifests itself early through partial discharges, whose
systematic monitoring and interpretation make it possible to anticipate critical conditions before
asset failure. In this context, the present work proposes a methodology for evaluating the
dielectric reliability of medium and high voltage cables from the monitoring of partial
discharges, designed to operate as the dielectric evaluation module within a Digital Shadow
architecture aimed at the management of electrical assets. The methodology is organized in a
sequential pipeline of five steps: (i) signal acquisition by means of sensors (either in offline or
online regimes), (ii) separation of signals from partial noise discharges, by hierarchical
clustering by Ward's method, (iii) evaluation of dielectric severity by fuzzy logic, (iv)
estimation of the cable state in the Weibull reliability curve, through a degradation model and
(v) weighting adjustments by the signal quality index and final evaluation by condition ranges
based on IEEE Std 400.3 and CIGRE TB 841 guidelines. These methodological procedures,
when added together, aim to qualify the reliability of the cable based on its discharge signals.
This set must work within the concept of "Digital Shadow", receiving data from the sensors
installed in the physical world, processing it and producing, at its end (usually in a cloud system)
a coherent physical indication of the state of the (insulation) of the cable under monitoring.
Palavras-chave
Descargas parciais, cabos de média e alta tensão, avaliação da condição dielétrica, Digital Shadow, gestão de ativos, confiabilidade dielétrica, Partial discharges, medium and high voltage cables, evaluation of the dielectric condition, asset management, dielectric reliability
Citação
DOMINGOS, Andréia Coelho. Sistema de avaliação da confiabilidade dielétrica de cabos isolados de alta tensão baseado em descarga parcial como módulo de digital shadow. 2026. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.459.