Contrôleur de charge de transformateur

Spécification technique et analyse des applications du moniteur de charge pour transformateur

Partie I : Définition et positionnement des équipements dans le réseau de distribution

Les contrôleurs de charge des transformateurs, également connus sous le nom de contrôleurs de distributionSurveillance des transformateursTerminal (TTU), est un type d'équipement intelligent d'acquisition et de traitement de données spécialement déployé sur le côté secondaire des transformateurs de distribution à basse tension. Il fournit des données de base au système d'automatisation de la distribution, au système de gestion du réseau de distribution (DMS) et au système de comptage commercial grâce à une mesure en temps réel de haute précision et de haute fréquence des paramètres électriques clés du fonctionnement du transformateur. Il s'agit d'un dispositif de détection clé qui permet de connaître l'état complet du réseau de distribution, d'améliorer l'efficacité de l'exploitation et de la maintenance et d'affiner le niveau de gestion des actifs.

Partie II : Nécessité technique et objectifs fondamentaux du suivi

La surveillance continue de la charge des transformateurs de distribution est conçue pour remédier à la cécité des données du modèle traditionnel d'exploitation et de maintenance, et ses principaux objectifs techniques sont les suivants :

1. Facteur de charge et gestion de la surcharge : Acquisition en temps réel de la puissance apparente du transformateur et du courant triphasé, et calcul du rapport de charge. Les alarmes de charge lourde et de surcharge sont déclenchées par la définition de seuils, fournissant une base de décision pour prévenir l'accumulation de contraintes thermiques, le vieillissement accéléré de l'isolation et les défaillances potentielles de l'équipement causées par un fonctionnement en surcharge à long terme.

2. Analyse des déséquilibres triphasés : Il surveille en permanence le courant triphasé, la tension et les données de puissance afin de calculer avec précision le déséquilibre du courant. La quantification du déséquilibre aide le personnel d'exploitation et de maintenance à ajuster la charge afin de réduire les pertes supplémentaires des transformateurs, les courants homopolaires excessifs et les risques de sécurité de la ligne neutre causés par le déséquilibre.

3. Évaluation des paramètres de qualité de l'énergie : La déviation de la tension, la déviation de la fréquence et le déséquilibre de la tension triphasée sont mesurés, et les harmoniques sont analysés pour la tension et le courant (typiquement 2 à 31 fois) afin de calculer la distorsion harmonique totale (THD). Cela fournit un indicateur quantitatif permettant d'évaluer le degré de pollution du réseau par les charges connectées et de diagnostiquer un fonctionnement anormal de l'équipement.

4. Calcul simplifié de l'affaiblissement de la ligne pour les stations : En mesurant la puissance active totale à la sortie du transformateur avec une grande précision et en la comparant aux données de puissance totale de tous les équipements de mesure côté utilisateur dans la zone de la station, il est possible de séparer et d'analyser avec précision la perte de ligne totale, la perte de ligne technique et la perte de ligne non technique dans la zone de la station.

5. Évaluation de l'efficacité des actifs : En analysant les profils de charge historiques et en identifiant les transformateurs qui ont fonctionné à des facteurs de charge faibles (par exemple <30%) pendant une longue période, des données sont fournies pour l'analyse économique du fonctionnement et le remplacement optimal de l'équipement (par exemple, changement de capacité) dans le réseau de distribution.

Partie III : Composition du système et principe de fonctionnement

Le moniteur de charge de transformateur est physiquement structuré comme un terminal compact intégrant les fonctions de mesure, de calcul, de communication et d'alimentation.

1. Module de détection des mesures :

   • Mesure actuelle : Les transformateurs de courant (TC) externes, ouverts ou à noyau perforant, sont utilisés pour acquérir de manière non intrusive les signaux de courant secondaires des trois phases (A/B/C) et du conducteur neutre (N).

   • Mesure de la tension : Les signaux de tension triphasés sont collectés directement à partir des piquets de sortie basse tension du transformateur ou du jeu de barres au moyen de bornes de sécurité spéciales.

   • Mesure de la température : Un capteur de température numérique externe (par exemple DS18B20), qui s'adapte étroitement à la surface du boîtier du transformateur, est utilisé pour surveiller la température de fonctionnement du corps.

2. Module de traitement et de stockage des données : Il adopte un microcontrôleur (MCU) 32 bits de qualité industrielle comme processeur central. Il est responsable de la conversion analogique-numérique (A/N) à grande vitesse des signaux analogiques collectés au niveau du front-end et du calcul en temps réel de dizaines de paramètres électriques tels que la tension, la valeur efficace du courant, la puissance, le facteur de puissance, les composants harmoniques, etc. basés sur des algorithmes de science de la puissance. La mémoire non volatile intégrée (par exemple Flash) est utilisée pour stocker les données historiques, les enregistrements d'événements et les informations de configuration de l'appareil.

3. Module de communication : Le module de communication sans fil de qualité industrielle intégré (par exemple GPRS/4G/NB-IoT) ou le module CPL (courant porteur en ligne), qui suit la pile de protocoles TCP/IP standard ou les statuts de l'industrie (par exemple DL/T645), est responsable de la communication bidirectionnelle des données avec le système maître dorsal.

4. Module d'alimentation : Conçue comme une alimentation à découpage avec une large tension d'entrée, elle obtient une puissance de fonctionnement directement à partir de la ligne triphasée A/B/C testée, sans alimentation auxiliaire externe, avec une grande fiabilité et une adaptabilité environnementale.

Partie IV : Liste des principaux paramètres de surveillance

Partie V : Principales spécifications techniques

Partie VI : Questions techniques fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence technique essentielle entre ce dispositif et un compteur d'énergie à passerelle pour le comptage ?
Réponse : Il existe une différence fondamentale entre les deux en termes d'objectifs de conception et d'orientation fonctionnelle. Le cœur du compteur d'énergie de la passerelle estrèglement commercialTous sont conçus dans le but premier de garantir les plus hauts niveaux de précision métrologique, de falsification des données et de conformité légale. Au cœur du moniteur de charge de transformateur se trouventSurveillance et diagnostic opérationnelsL'avantage est de fournir de riches paramètres de processus en temps réel, des analyses de la qualité de l'énergie, des alarmes d'événements et des fonctions de communication flexibles pour servir l'exploitation, la maintenance et la gestion des réseaux électriques.

Q2 : L'installation de transformateurs de courant (TC) à extrémité ouverte affecte-t-elle la précision des mesures ?
Réponse : Les TC à extrémité ouverte sont conçus pour faciliter l'installation de charges électriques, et leur précision est légèrement inférieure à celle des TC à extrémité fermée de même qualité, mais les TC à extrémité ouverte de haute qualité d'aujourd'hui (par exemple, avec des noyaux en alliage pomo) sont également capables d'atteindre une précision de grade 0,5 ou même supérieure. Lors de l'installation, il est essentiel de s'assurer que les surfaces de contact des mâchoires du TC sont propres, bien fermées et exemptes d'espaces d'air, afin de garantir la précision nominale du TC.

Q3 : Quelle est la stratégie de communication des données pour les terminaux de surveillance ? Comment équilibrer les coûts en temps réel et les coûts de communication ?
Réponse : Les politiques de communication des données sont généralement configurables. Le système prend en charge une variété de modes : a) Rapports programmésb) la communication des données sur le gel à des intervalles déterminés (par exemple, toutes les 15 minutes) ; c) la communication des données sur le gel à des intervalles déterminés (par exemple, toutes les 15 minutes). Rapports déclenchés par des événementsles rapports immédiats d'événements tels que les dépassements et les alarmes lorsqu'ils se produisent ; c) enquête en ligneLe maître peut demander activement et à tout moment des données actuelles en temps réel. En utilisant une combinaison de ces modes, la fréquence des rapports de données réguliers peut être raisonnablement contrôlée dans le but d'assurer la nature en temps réel des événements critiques, optimisant ainsi le coût du trafic des communications sans fil.

Q4 : Comment l'appareil s'intègre-t-il au maître de l'automatisation de la distribution ou à la plate-forme en nuage ?
Réponse : L'intégration se fait principalement par le biais de protocoles de communication normalisés. Le terminal de surveillance, en tant qu'interface de collecte des données, encapsule les données dans des messages conformes à des protocoles tels que Modbus, DL/T 645 ou IEC 60870-5-104, et les envoie à la station maîtresse ou à la passerelle de données de la plate-forme par des canaux sans fil ou câblés. Le service d'analyse de protocole du côté de la plate-forme est chargé de recevoir et d'analyser les télégrammes, et de stocker les données dans la base de données en temps réel/historique pour que les applications de niveau supérieur (par exemple SCADA, DMS) puissent les appeler, les afficher et les analyser.