Surveillance en ligne des disjoncteurs

• objectif principalObjectif : assurer une surveillance et une évaluation continues et en temps réel de l'état mécanique et électrique des disjoncteurs HT/EHV, afin de passer du modèle traditionnel de "maintenance basée sur la durée (TBM)" au modèle plus efficace et plus fiable de "maintenance basée sur l'état (CBM)".

• Dimensions de la surveillanceLe système utilise un réseau multidimensionnel de capteurs pour collecter de manière exhaustive les principaux paramètres de fonctionnement du disjoncteur, notamment : les caractéristiques mécaniques du mécanisme de fonctionnement, l'état du milieu isolant (par exemple, le gaz SF6), la conductivité du circuit principal et l'intégrité des circuits auxiliaires et de contrôle.

• base technologiqueIl s'appuie sur une technologie de détection moderne, l'acquisition de données à grande vitesse, l'informatique de pointe et des algorithmes de diagnostic intelligents pour analyser la quantité massive de données collectées, extraire les quantités caractéristiques de l'état de santé de l'équipement et prédire les tendances des défaillances potentielles.

• architecture du systèmeLa structure distribuée en couches est généralement adoptée et comprend une couche de capteurs à l'avant, une couche d'acquisition et de traitement des données locales, une couche de réseau responsable de la transmission des données et une couche maîtresse d'analyse des applications au centre.

• valeur appliquéeLa valeur fondamentale de l'entreprise réside dans l'alerte précoce des défauts potentiels des disjoncteurs, la prévention des accidents graves tels que le refus d'agir et la fausse activation, l'optimisation des stratégies de maintenance, la réduction des coûts d'exploitation et de maintenance sur l'ensemble du cycle de vie et la fourniture d'une assistance technique essentielle à l'exploitation sûre et stable des réseaux électriques.

I. Nécessité et objectifs de la surveillance en ligne

Les disjoncteurs à haute tension sont les équipements de contrôle et de protection les plus critiques du système électrique, et leur état de fonctionnement est directement lié à la sécurité de l'ensemble du réseau électrique. Le modèle traditionnel de maintenance basée sur le temps (TBM) présente de nombreux inconvénients : d'une part, il peut inutilement démonter et remettre en état des équipements en bon état, ce qui entraîne un gaspillage de ressources et l'introduction possible de nouveaux défauts ; d'autre part, il est impossible de détecter une détérioration soudaine ou progressive entre deux cycles de maintenance, et le risque potentiel d'accident existe toujours.

L'objectif fondamental du système de surveillance des disjoncteurs en ligne est d'atteindre les objectifs suivantsMaintenance conditionnelle (CBM), c'est-à-dire

1. Connaissance de l'état en temps réel: : Obtenir en permanence des données sur les conditions de fonctionnement des disjoncteurs afin d'appréhender pleinement leur "indice de santé".

2. Alerte précoce aux défautsLe système d'alerte : il permet d'alerter sur l'apparition d'un défaut grâce à l'analyse des tendances et au diagnostic des anomalies de volume caractéristiques.

3. Éviter les arrêts de travail imprévusLes systèmes de gestion de l'énergie : prévenir efficacement les pannes de réseau à grande échelle causées par le refus ou le déclenchement intempestif des disjoncteurs.

4. Optimiser les décisions d'exploitation et de gestionLes objectifs du projet sont les suivants : fournir une base de données précise pour la planification de la maintenance, en passant de la "maintenance à temps" à la "maintenance à la demande".

II. Principaux objets de surveillance et principes techniques

Un système complet de surveillance en ligne des disjoncteurs comprend généralement les éléments clés suivants :

1. contrôle en ligne des propriétés mécaniques
La grande majorité des défaillances des disjoncteurs (environ 801 TP3T) sont dues à des défauts dans le mécanisme de fonctionnement mécanique.

• Analyse de la forme d'onde du courant de la bobine de commutationLes formes d'onde du courant des bobines de commutation et de fermeture sont recueillies par des capteurs de courant à effet Hall non intrusifs. La forme d'onde est l'"empreinte digitale" de l'ensemble du processus du mécanisme de fonctionnement, qui contient de nombreux points temporels clés tels que l'action du noyau, la commutation de l'interrupteur auxiliaire, etc. La forme d'onde peut être calculée avec précision en analysant le temps du point caractéristique (par exemple, le temps d'aspiration) et l'amplitude du courant. En analysant le temps du point caractéristique (par exemple, le temps d'aspiration et de fermeture) et l'amplitude du courant de la forme d'onde, on peut calculer avec précision l'efficacité du disjoncteur.Temps de commutation et de fermeture, non-simultanéité triphaséeet déterminer s'il y a des problèmes tels que le blocage du noyau, un stockage d'énergie insuffisant ou un mauvais contact dans le circuit auxiliaire.

• Surveillance de l'état des moteurs à accumulation d'énergieRemarque : surveiller le courant de démarrage, le courant de fonctionnement et la durée de stockage de l'énergie des moteurs à accumulation d'énergie. Un temps de stockage de l'énergie excessif ou des courants anormaux indiquent généralement des problèmes au niveau du moteur lui-même ou du mécanisme d'entraînement, tels qu'une mauvaise lubrification ou un grippage.

• Surveillance des vibrations et du comportement des voyageurs: : Les signaux de vibration pendant le fonctionnement sont capturés en installant des capteurs d'accélération sur les boîtes de mécanisme ou les leviers de commande. L'analyse des signaux de vibration dans le domaine temps-fréquence permet d'identifier les défauts mécaniques tels que le desserrage des composants et le détachement des fixations. Pour une surveillance plus précise, des capteurs sans contact (par exemple, laser, ultrasons) peuvent être utilisés pour mesurer directement la courbe course-temps (s-t) du contact principal afin d'obtenir la valeur de l'accélération.Fermeture et vitesse de fermeture, surcourse, rebondet d'autres paramètres mécaniques essentiels.

2. contrôle en ligne des performances électriques

• Densité du gaz SF6 et surveillance de l'eau micrométrique:

  • Contrôle de la densitéPour les disjoncteurs SF6, les propriétés d'isolation et d'extinction d'arc du gaz dépendent directement de sa composition.densitéplutôt que la pression (la pression est fortement influencée par la température). Un relais de densité en ligne surveille en permanence la densité du gaz SF6 et indique la présence d'une fuite si elle tombe en dessous d'un seuil d'alarme.

  • Surveillance de l'eau de micro-ondesLe capteur d'eau : Des traces d'eau dans l'huile peuvent dégrader l'isolation du SF6 et produire des produits de décomposition corrosifs. Le micro-capteur d'eau en ligne surveille en permanence la teneur en eau (ppm) dans le gaz et empêche la dégradation de l'isolation interne.

• Contrôle de la conductivité du circuit principal:

  • Contrôle de la température de contact: : Surveillance en temps réel de l'augmentation de la température des contacts par l'installation de capteurs de température passifs sans fil (technologie SAW ou RFID) sur les connexions de contact mobiles et statiques des disjoncteurs. Une élévation anormale de la température est l'indicateur le plus direct et le plus fiable de l'augmentation de la résistance des contacts dans le circuit principal, ce qui permet de détecter efficacement les défauts graves tels que les brûlures de contact et les mauvais contacts.

  • Contrôle du videPour les disjoncteurs à vide, le principe de la décharge magnétron ou le principe de l'induction de champ électrique peut être utilisé pour évaluer en ligne si le vide de la chambre du disjoncteur à vide est qualifié.

3. la surveillance des circuits auxiliaires et de contrôle
La surveillance de la tension d'alimentation en courant continu, de l'état des circuits secondaires et de l'état de fonctionnement des appareils de chauffage garantit que les disjoncteurs sont actionnés et contrôlés de manière fiable lorsque cela est nécessaire.

Architecture du système

Les systèmes de surveillance en ligne des disjoncteurs utilisent généralement une architecture à quatre couches typique de l'Internet des objets (IoT) :

1. Couche de perception (capteurs)) montés sur le corps du disjoncteur et sur le mécanisme de commande, et qui sont responsables de la capture des signaux physiques bruts.

2. Couche d'acquisition (unités in situ)Le terminal d'acquisition de données : Il s'agit d'un terminal d'acquisition de données intelligent (DAU) déployé près du disjoncteur. Il est responsable du conditionnement des signaux des capteurs, de la conversion analogique-numérique, de l'empaquetage des données et de l'exécution de certaines fonctions de calcul et d'alarme locale.

3. Couche réseau (communications)La transmission à distance des données de l'unité d'acquisition à la station maîtresse est assurée. Généralement, il adopte la communication par fibre optique Ethernet, par courant porteur en ligne (CPL) ou sans fil 4G/5G.

4. Couche application (logiciel maître)La station maître : déployée sur le serveur du centre de surveillance, elle fournit une interface graphique. Le poste principal est responsable du stockage centralisé, de l'affichage, de l'analyse des tendances, du diagnostic intelligent, du déclenchement des alarmes et de la gestion des rapports de toutes les données relatives aux disjoncteurs dans l'ensemble de la station, et il constitue le centre de décision pour la réalisation de la maintenance conditionnelle.

Foire aux questions (FAQ)

1) Quelle est la différence entre la surveillance en ligne et le transfert traditionnel hors ligne/les essais préventifs ?
Les deux sont complémentaires. Les tests hors ligne (par exemple, le test de résistance du circuit, le test de résistance à la tension) fournissent un "instantané statique" du disjoncteur à un moment précis, avec une grande précision des données, ce qui constitue un point de référence pour l'état de l'équipement. La surveillance en ligne, en revanche, fournit une "vidéo continue" de l'équipement dans des conditions de fonctionnement réelles, saisissant les changements dynamiques et les tendances à la détérioration progressive qui ne peuvent pas être détectés hors ligne. L'objectif de la surveillance en ligne est de guider et d'optimiser la conduite des tests hors ligne.

2) Ce système peut-il être installé sur des disjoncteurs plus anciens ?
Tout à fait. Les systèmes modernes de surveillance en ligne sont conçus en tenant pleinement compte des éléments suivantsTransformation de la traçabilité. La plupart des capteurs, en particulier les capteurs de courant, de vibration et de température sans fil, sont installés de manière non invasive ou peu invasive, sans modification majeure du corps du disjoncteur, de sorte qu'ils peuvent être facilement installés ultérieurement sur les anciens disjoncteurs en service afin d'améliorer leur intelligence.

3) Avec quelle précision le système détermine-t-il les fuites de gaz SF6 ?
Le système est disponible en ligne viaRelais de densitéAu lieu d'un manomètre pour contrôler. En effet, la pression des gaz varie en fonction de la température dans un récipient fermé (loi de Charlie), tandis que la densité est la masse de gaz par unité de volume, ce qui reflète plus fidèlement les marges de l'isolant et de l'agent d'extinction d'arc. Le logiciel maître peut calculer le taux de fuite annuel en analysant la tendance à long terme des données de densité. Lorsque le taux de fuite dépasse la norme ou que la valeur de la densité tombe en dessous du seuil d'alarme fixé, le système émet une alarme.

4) Quelle est la différence entre le suivi et le diagnostic ?
moniteursC'est le processus d'acquisition des données, c'est-à-dire "voir" et "entendre", qui répond à la question "Que se passe-t-il dans l'appareil ?" (par exemple, le temps de fermeture est plus long de 10 ms). LesdiagnosticIl s'agit du processus d'analyse des données et de prise de décision, ou "réflexion", qui répond aux questions "Pourquoi cela se produit-il ? et "Que va-t-il se passer ?" (par exemple, un temps de fermeture prolongé dû à une mauvaise lubrification du mécanisme de fonctionnement qui, s'il n'est pas traité, pourrait entraîner une fermeture défectueuse dans un délai d'un mois). Un système complet de surveillance en ligne doit inclure des diagnostics intelligents puissants pour permettre une maintenance réellement prédictive.