Qu'est-ce que le système de surveillance de la température et du niveau de l'huile du transformateur ?

Tout d'abord, qu'est-ce que le système de surveillance de la température et du niveau de l'huile du transformateur ?

Le système de surveillance de la température et du niveau de l'huile du transformateur est un ensemble d'équipements de surveillance intelligents spécialement utilisés pour surveiller en temps réel la température et les variations du niveau de l'huile isolante à l'intérieur du transformateur de puissance. Le système recueille en permanence des données sur la température et le niveau de l'huile grâce à différents types de capteurs installés sur le corps du transformateur, et transmet ces informations au centre de surveillance à des fins d'analyse et de traitement.

Les objets de surveillance du système comprennent principalement la distribution de la température de l'huile isolante dans le réservoir du transformateur et le changement de la hauteur du niveau d'huile. La surveillance de la température peut refléter l'état de charge et l'effet de dissipation thermique du transformateur, tandis que la surveillance du niveau d'huile peut détecter à temps les fuites d'huile, la volatilisation ou d'autres anomalies. L'ensemble du système adopte la technologie numérique pour convertir les quantités physiques analogiques en signaux numériques, et réalise la surveillance à distance par le biais de la transmission en réseau.

Le principe de fonctionnement de base du système consiste à collecter des données sur site par le biais d'un réseau de capteurs distribués et, après conditionnement du signal et traitement numérique, à transmettre les données au centre de surveillance par le biais d'une communication câblée ou sans fil. Le logiciel du centre de surveillance analyse en temps réel les données reçues et déclenche un mécanisme d'alarme lorsque des anomalies sont détectées, fournissant ainsi au personnel chargé de l'exploitation et de la maintenance des informations précises et opportunes sur l'état de l'équipement.

Deuxièmement, pourquoi faut-il surveiller la température de l'huile du transformateur ?

L'évolution anormale de la température de l'huile du transformateur est directement liée à la sécurité de fonctionnement de l'équipement. Lorsque la température de l'huile est trop élevée, elle accélère le processus de vieillissement de l'huile isolante, réduit ses performances d'isolation et son effet de refroidissement, et peut conduire à un accident de rupture d'isolation dans des cas graves. Lorsque la température de l'huile est trop basse, elle peut affecter le démarrage normal et l'efficacité du fonctionnement du transformateur. La surveillance continue des variations de la température de l'huile permet de détecter à temps les surcharges de l'équipement, la mauvaise dissipation de la chaleur, les défauts internes et d'autres problèmes.

Les variations du niveau d'huile sont également des indicateurs importants de la sécurité de fonctionnement d'un transformateur. Une baisse du niveau d'huile peut indiquer un problème de fuite, ce qui peut entraîner une réduction du niveau d'isolation du transformateur et augmenter le risque de défaillance. Un niveau d'huile excessif peut entraîner un débordement de l'huile lors des changements de température, polluant l'environnement et risquant de provoquer un incident de sécurité. Dans certains cas, une variation brutale du niveau d'huile peut également indiquer une défaillance grave du transformateur.

La mise en place d'un système de surveillance parfait est d'une grande importance pour la prévention des pannes d'équipement. La méthode traditionnelle d'inspection manuelle présente des limites telles qu'une faible fréquence d'inspection, des données discontinues et une grande part d'erreur humaine, ce qui rend difficile la détection à temps des problèmes potentiels. Un système de surveillance automatisé peut fournir une collecte de données ininterrompue 24 heures sur 24 et, grâce à l'analyse des tendances et aux algorithmes de détection des anomalies, il peut donner l'alerte avant qu'une défaillance ne se produise, ce qui permet au personnel de maintenance de gagner un temps précieux.

Pour un fonctionnement stable du système électrique, le transformateur est un équipement clé dont la fiabilité affecte directement la qualité et la sécurité de l'alimentation électrique. Un système parfait de surveillance de la température et du niveau de l'huile peut améliorer de manière significative la fiabilité du fonctionnement du transformateur, réduire les coupures de courant dues à une défaillance de l'équipement et assurer le fonctionnement continu et stable du système électrique.

Troisièmement, le système de surveillance de la température de l'huile du transformateur et du niveau d'huile est constitué de quoi ?

Le module de capteur est le lien de base de l'ensemble du système de surveillance, responsable de la conversion des quantités physiques en signaux électriques. Les capteurs de température utilisent généralement une résistance de platine PT100, un thermocouple ou des capteurs de température à fibre optique, qui se caractérisent par une grande précision de mesure, une bonne stabilité et une forte capacité anti-interférence. Les capteurs de niveau, quant à eux, offrent une grande variété d'options, notamment les indicateurs de niveau à flotteur, les transmetteurs de niveau à pression, les indicateurs de niveau à ultrasons, etc. Les différents types de capteurs conviennent à différents scénarios d'application et exigences de précision.

L'unité d'acquisition et de traitement des données est la partie centrale du système, qui comprend principalement des composants tels que des circuits de conditionnement des signaux, des convertisseurs analogiques-numériques, des microprocesseurs et des mémoires. L'unité est chargée de recevoir les signaux des capteurs, de les amplifier, de les filtrer, de les numériser et d'exécuter des fonctions telles que l'étalonnage des données, la conversion d'échelle et la détection des anomalies. Les unités d'acquisition de données modernes intègrent généralement des capacités informatiques puissantes et sont capables d'effectuer localement des tâches d'analyse et de traitement des données de base.

Le module de transmission des communications met en œuvre l'échange de données entre les dispositifs de terrain et le centre de surveillance. En fonction des conditions et des exigences du site, il est possible de sélectionner des méthodes de communication câblées telles qu'Ethernet, bus RS485, ou des méthodes de communication sans fil telles que WiFi, 4G, LoRa, etc. Le module de communication doit avoir de bonnes performances anti-interférences et une bonne fiabilité de transmission des données pour garantir que les données de surveillance peuvent être transmises au centre de surveillance de manière précise et opportune.

Le centre de surveillance et les terminaux d'affichage assurent les fonctions de réception, de stockage, d'analyse et d'affichage des données. Le centre de surveillance déploie généralement un logiciel de surveillance professionnel avec affichage des données en temps réel, interrogation des données historiques, analyse des tendances, génération de rapports et autres fonctions. Le terminal d'affichage peut être un ordinateur, un écran plat ou un écran industriel spécial, fournissant aux opérateurs des informations intuitives sur l'état de l'équipement et une interface de fonctionnement.

Le système d'alarme et de contrôle est un élément important pour garantir la sécurité de l'équipement. Lorsque les paramètres de surveillance dépassent le seuil prédéfini, le système déclenche immédiatement une alarme sonore et lumineuse, une notification par SMS, un rappel par courrier électronique et d'autres méthodes d'alarme. Parallèlement, le système peut également relier les équipements de contrôle appropriés, tels que le démarrage automatique du ventilateur de refroidissement, la coupure de la charge, etc., afin d'assurer le traitement automatique des défaillances et la protection de l'équipement.

Quatrièmement, comment contrôler avec précision la température et le niveau de l'huile ?

Le choix de la technologie de surveillance de la température doit tenir compte de la précision de la mesure, de la vitesse de réponse, de l'adaptabilité à l'environnement et d'autres facteurs. Le capteur de température à résistance de platine PT100 présente les avantages d'une bonne linéarité, d'une grande précision, d'une forte stabilité, d'une plage de mesure allant généralement de -50 ℃ à +500 ℃, d'une précision allant jusqu'à ± 0,1 ℃, ce qui en fait le choix idéal pour la surveillance de la température de l'huile de transformateur. La vitesse de réponse du capteur thermocouple est rapide, ce qui convient aux besoins de réponse rapide, mais la précision est relativement faible. Les capteurs de température à fibre optique présentent l'avantage d'être anti-interférences électromagnétiques, d'avoir une bonne isolation et de pouvoir réaliser des mesures distribuées, ce qui convient particulièrement à la surveillance de la température dans les environnements à haute tension.

La technologie de contrôle du niveau de l'huile peut être divisée en plusieurs types en fonction des différents principes de mesure. Le transmetteur de niveau de liquide à pression utilise la pression statique du liquide et la hauteur du niveau de liquide est proportionnelle au principe de mesure, sans pièces mécaniques mobiles, avec des caractéristiques de haute fiabilité. L'indicateur de niveau à ultrasons adopte un mode de mesure sans contact, calculant la hauteur du niveau de liquide en mesurant le temps de propagation de l'onde ultrasonique dans le gaz, ce qui présente les avantages d'une installation et d'une maintenance aisées, et d'une large gamme d'applications.

La fusion des données et les algorithmes de traitement sont des technologies clés pour améliorer la précision et la fiabilité de la surveillance. La fusion de données multi-capteurs permet d'améliorer la précision des mesures et la tolérance aux pannes du système. Les algorithmes de fusion couramment utilisés comprennent la moyenne pondérée, le filtrage de Kalman, l'estimation bayésienne, etc. En outre, des techniques de filtrage numérique sont nécessaires pour éliminer les interférences sonores, et des algorithmes de compensation de la température sont utilisés pour corriger l'effet de la température ambiante sur la précision des mesures.

La conception des protocoles de communication et de l'architecture du réseau a une incidence directe sur l'évolutivité et l'interopérabilité du système. La couche terrain adopte généralement Modbus, Profibus et d'autres protocoles de communication industrielle pour assurer une communication stable entre les appareils. Le réseau de la couche supérieure peut adopter le protocole TCP/IP et prendre en charge divers supports physiques tels qu'Ethernet et WiFi. Afin d'améliorer la fiabilité du système, on adopte généralement une conception de communication redondante, qui bascule automatiquement sur la liaison de secours lorsque la liaison de communication principale tombe en panne.

V. Quelles sont les fonctionnalités du système ?

La fonction de surveillance en temps réel et d'enregistrement des données est la capacité de base du système. Le système est capable de collecter des données sur la température et le niveau de l'huile 24 heures sur 24, et la fréquence d'échantillonnage peut être ajustée selon les besoins, généralement toutes les minutes ou toutes les secondes. Toutes les données de surveillance sont automatiquement enregistrées et stockées dans une base de données pour constituer un historique complet. Les enregistrements de données comprennent des informations telles que l'horodatage, les valeurs mesurées, l'état de l'équipement, etc., fournissant des données de base pour l'analyse et le diagnostic ultérieurs.

Le mécanisme d'alarme à plusieurs niveaux permet de détecter et de traiter à temps les différentes anomalies. Le système prend en charge plusieurs niveaux d'avertissement, d'alarme générale, d'alarme grave, etc. Chaque niveau correspond à des réglages de seuil et à des stratégies de traitement différents. Le niveau d'alerte précoce est utilisé pour rappeler aux opérateurs de prêter attention aux changements d'état de l'équipement, l'alarme générale indique que les paramètres ont dépassé la plage normale et doivent être traités en temps utile, et l'alarme sérieuse indique qu'il existe des risques de sécurité majeurs dans l'équipement et qu'il est nécessaire de prendre des mesures immédiates. Les méthodes d'alarme comprennent des messages à l'écran, des alarmes sonores et lumineuses, des notifications par SMS, des messages électroniques et d'autres formes.

La fonction de surveillance et de contrôle à distance permet aux opérateurs d'accéder au système de surveillance depuis n'importe quel endroit via le réseau. Par le biais d'un navigateur web ou d'une application mobile dédiée, les utilisateurs peuvent visualiser l'état de l'équipement, récupérer les données historiques, modifier les paramètres du système, etc. en temps réel. La fonction de contrôle à distance permet aux utilisateurs autorisés de faire fonctionner à distance l'équipement concerné dans les situations d'urgence, comme le démarrage et l'arrêt du système de refroidissement, l'ajustement des paramètres de fonctionnement, etc.

Les fonctions d'analyse des données historiques et de prédiction des tendances aident les utilisateurs à mieux comprendre les règles de fonctionnement et l'état de santé de l'équipement. Le système dispose d'une variété d'outils d'analyse de données intégrés qui peuvent générer divers types de graphiques statistiques, y compris des courbes de tendance, des diagrammes à barres, des diagrammes circulaires, etc. Grâce à l'accumulation de données à long terme, le système peut également établir un modèle de prédiction de l'état de fonctionnement futur de l'équipement, fournissant ainsi une base scientifique pour la maintenance préventive.

La fonction de diagnostic des pannes et d'alerte précoce analyse les données de fonctionnement de l'équipement au moyen d'algorithmes intelligents afin d'identifier les modes de défaillance potentiels. Le système est capable de détecter des anomalies telles que des températures anormalement élevées, des niveaux d'huile anormalement bas et des fluctuations excessives des paramètres, et de les combiner avec une base de connaissances expertes pour donner les causes possibles de la défaillance et des recommandations de traitement. Cette capacité d'alerte précoce aide le personnel de maintenance à prendre des mesures préventives avant qu'une panne ne se produise, ce qui permet d'éviter les dommages aux équipements et les coupures de courant.

VI. comment appliquer le système dans la pratique ?

Dans les grandes puissancesSurveillance des transformateursDans les applications, le système doit généralement surveiller plusieurs points de température et de niveau d'huile. Pour les transformateurs principaux d'une capacité de 100 MVA ou plus, des capteurs de température sont généralement installés à des endroits clés tels que le haut, le milieu et le bas du réservoir d'huile, ainsi que l'entrée et la sortie du refroidisseur, afin de former un réseau complet de surveillance de la température. La surveillance du niveau d'huile comprend la surveillance du niveau de chambres d'huile indépendantes, telles que la chambre d'huile du commutateur du régulateur de charge et la chambre d'huile du boîtier, en plus du réservoir d'huile principal. Ces applications exigent une précision et une fiabilité élevées de la surveillance, et des configurations redondantes sont généralement utilisées pour garantir une grande disponibilité du système.

La surveillance des groupes de transformateurs de distribution est un autre scénario d'application important. Dans les réseaux de distribution, il est souvent nécessaire de surveiller des dizaines, voire des centaines de transformateurs de distribution en même temps. En raison de la large distribution et du grand nombre de transformateurs de distribution, le système doit être doté d'une bonne organisation du réseau et de capacités de gestion des données. En général, une architecture de surveillance hiérarchique et zonale est adoptée, avec des dispositifs de collecte de données installés dans chaque zone de station, et les données sont téléchargées vers le centre de surveillance régional par communication sans fil, puis agrégées au centre de dispatching.

Parmi les exemples d'applications dans des environnements spéciaux, on peut citer les transformateurs des plates-formes offshore, les transformateurs sous les mines et les transformateurs en haute altitude. Ces environnements imposent des exigences plus élevées en matière d'adaptabilité environnementale de l'équipement de surveillance. Les plateformes offshore doivent tenir compte de la corrosion par brouillard salin et des effets de l'humidité, la mine exige une conception antidéflagrante et antipoussière, les zones de haute altitude doivent s'adapter à un environnement à basse température et à basse pression atmosphérique. Pour répondre à ces exigences particulières, il faut choisir des capteurs et des dispositifs de protection spécialement conçus.

L'analyse des effets de l'application et des avantages économiques montre qu'un système parfait de surveillance de la température et du niveau de l'huile peut améliorer de manière significative la fiabilité opérationnelle du transformateur. Selon les statistiques, après l'installation du système de surveillance, le taux de défaillance du transformateur peut être réduit de plus de 30%, et la durée de vie de l'équipement peut être prolongée d'environ 15%. D'un point de vue économique, bien que l'investissement initial soit important, le coût de l'investissement peut généralement être récupéré en 3 à 5 ans en réduisant les pertes dues aux coupures de courant, en prolongeant la durée de vie des équipements et en optimisant les stratégies de maintenance. Pour les équipements électriques importants, cet investissement est très rentable et socialement bénéfique.