Principes des pannes et diagnostic en ligne des circuits secondaires des transformateurs de courant électroniques

1 Principe et rôle des transformateurs électroniques de courant
1.1 Principe de fonctionnement du TEC

Un Transformateur Électronique de Courant (TEC) est un dispositif clé pour la gestion des opérations sûres des systèmes électriques, convertissant les grands courants en signaux de petit courant gérables pour la mesure et le contrôle. Contrairement aux transformateurs traditionnels (qui reposent sur l'interaction directe entre le champ magnétique primaire et secondaire), les TEC utilisent des capteurs (par exemple, des capteurs à effet Hall) pour détecter les variations du champ magnétique du bobinage primaire. Ces capteurs produisent des signaux analogiques (proportionnels au courant primaire) pour un traitement par des circuits électroniques (amplification, filtrage ou numérisation). Les TEC modernes produisent souvent des signaux numériques pour une utilisation directe par les systèmes de protection, de comptage et de contrôle. Les TEC surpassent les transformateurs électromagnétiques traditionnels en termes de précision, de plage dynamique et de vitesse de réponse, tout en étant plus petits, plus légers et permettant des traitements de données avancés/communications.

1.2 Rôle du TEC dans les systèmes électriques

Les TEC fournissent des mesures de courant de haute précision essentielles pour la surveillance, le contrôle et la protection des systèmes électriques (par exemple, prévenir les surcharges/courts-circuits). Ils assurent la sécurité des équipements/personnel et réduisent les coupures de courant. Pour le comptage/facturation, la précision des TEC garantit une tarification équitable de l'électricité sur les lignes à haute tension/grand courant. Des données précises aident également à optimiser l'efficacité et la stabilité du système.

1.3 Structure du circuit secondaire

Le circuit secondaire du TEC (composant central) comprend des capteurs (par exemple, à effet Hall), des circuits de traitement de signal, des convertisseurs analogique-numérique (CAN) et des interfaces de communication. Ces composants travaillent ensemble pour une capture/transmission de signaux précise. Les TEC modernes intègrent un auto-diagnostic pour surveiller les performances/défaillances, s'adaptant aux exigences de systèmes électriques plus intelligents.

2 Types de pannes du circuit secondaire dans les TEC
2.1 Pannes de circuit ouvert

Causes par des fils cassés, des connexions lâches ou une isolation vieillissante, les pannes de circuit ouvert interrompent le flux de courant, entraînant des mesures anormales (par exemple, nulles/basses). Cela risque d'entraîner des actions de protection/contrôle incorrectes, mettant en danger la sécurité du système.

2.2 Pannes de court-circuit

Surviennent lorsque des connexions non intentionnelles de conducteurs (par exemple, dommage à l'isolation) provoquent des pointes de courant aiguës, risquant de surchauffer ou d'incendier les équipements. Elles déstabilisent les systèmes, pouvant endommager les dispositifs ou déclencher des dysfonctionnements de protection.

2.3 Pannes de mise à la terre

Résultent d'une mise à la terre inadéquate du circuit secondaire (par exemple, échec de l'isolation). Elles modifient les chemins de courant, causant des erreurs de mesure, des dysfonctionnements de protection ou des chocs électriques (dangereux pour la maintenance).

2.4 Pannes de surcharge

Se produisent lorsque le courant dépasse la capacité de conception (par exemple, en raison d'anomalies du système). Les surcharges provoquent un surchauffement des composants, une dégradation de l'isolation ou une destruction des équipements. Identifiées via la surveillance du courant/temperature, elles risquent des dommages à long terme au système.

2.5 Interférences électriques

Provenant de sources externes/internes (par exemple, EMI, RFI), les interférences distordent les signaux, causant des erreurs de mesure ou des dysfonctionnements des systèmes de protection (par exemple, arrêts inutiles).

2.6 Pannes influencées par la température

Les températures extrêmes perturbent les performances : la chaleur élevée dégrade les semi-conducteurs/l'isolation (augmentant les risques de court-circuit) ; les basses températures endommagent les composants. Cela cause des erreurs de mesure ou des échecs de protection.

2.7 Pannes dues à la corrosion/vieillissement

La dégradation progressive des composants (fils, isolation) due à des facteurs environnementaux (par exemple, humidité, produits chimiques) réduit les performances électriques, augmentant les risques de court-circuit/mise à la terre.

3 Méthodes de diagnostic en ligne des pannes du circuit secondaire des TEC
3.1 Acquisition de signaux

S'appuie sur des capteurs (par exemple, à effet Hall/transformateurs de courant) et des CAN. Les capteurs à effet Hall mesurent le courant de manière non intrusive, assurant sécurité/précision. Les CAN convertissent les signaux analogiques en forme numérique pour le traitement. Les CAN à haute vitesse captent les changements subtils des signaux, permettant une détection rapide des pannes.

3.2 Analyse dans le domaine temporel

Inclut l'analyse de formes d'onde/statistique. L'analyse de formes d'onde vérifie les irrégularités (par exemple, asymétrie/pics, indiquant des défaillances de composants). L'analyse statistique (par exemple, moyenne/écart-type) identifie la stabilité/distribution des signaux, signalant les fluctuations induites par les pannes.

3.3 Détection de pannes basée sur des modèles

La détection par seuil utilise des limites prédéfinies pour déclencher des alarmes pour des signaux anormaux (basées sur des données historiques/connaissances expertes). La comparaison de modèles (avancée) compare les données en temps réel à un modèle de système “sain”, détectant les écarts pour un diagnostic précis des pannes.

3.4 Localisation de pannes basée sur la connaissance

L'Analyse Arborescente des Pannes (AAP) cartographie la logique des pannes pour identifier les causes racines via une analyse hiérarchique de sous-pannes. Les systèmes experts (simulant l'expertise humaine) utilisent des règles (données historiques/connaissances antérieures) pour une localisation précise des pannes, gérant des scénarios complexes.

3.5 Surveillance par imagerie thermique

Les caméras thermiques infrarouges détectent la chaleur anormale (par exemple, due aux surcharges/isolation vieillissante) dans les TEC. Non-invasives et en temps réel, elles permettent un diagnostic sûr des pannes sans interrompre les opérations. Combinées avec d'autres méthodes, elles améliorent la précision (traitant les limites comme les pannes non liées à la température).

Notes clés

Les TEC offrent des avantages par rapport aux transformateurs traditionnels mais font face à des pannes de circuit secondaire (par exemple, circuits ouverts/courts-circuits, bruits). Le diagnostic en ligne (acquisition de signaux, analyse dans le domaine temporel, méthodes basées sur des modèles/connaissances, imagerie thermique) assure un fonctionnement fiable, s'adaptant aux exigences des systèmes électriques modernes.