Comment la surveillance en ligne des températures améliore la sécurité du réseau et l'efficacité de la maintenance
Un système électrique est un réseau à grande échelle composé de nombreux composants interconnectés, incluant la production, le transport, les postes de transformation, la distribution et l'équipement des utilisateurs finaux. Les pannes d'équipements électriques peuvent non seulement entraîner des coupures inattendues et des pertes financières pour les entreprises d'électricité, mais aussi causer des dommages économiques importants aux consommateurs. Par conséquent, la fiabilité et le statut opérationnel de ces équipements déterminent directement la stabilité et la sécurité de l'ensemble du système électrique, ainsi que les performances économiques, la qualité de l'énergie et la fiabilité du service des fournisseurs d'électricité.
La surveillance en ligne des équipements électriques, combinée à des méthodes de calcul avancées pour analyser les données collectées, permet la détection précoce des pannes potentielles, facilite les actions préventives et soutient le diagnostic scientifique des pannes et la maintenance basée sur l'état. Cela joue un rôle crucial dans l'amélioration de la fiabilité et de la sécurité des opérations du système électrique.
Avec les avancées continues et la maturité des technologies de surveillance en ligne, ainsi que leurs applications réussies dans le secteur électrique chinois ces dernières années, la maintenance basée sur l'état a progressivement remplacé la maintenance basée sur le temps et est devenue une tendance inévitable. Dès 2010, la State Grid Corporation of China a publié les Directives Techniques pour les Systèmes de Surveillance en Ligne des Équipements de Poste et a commencé à mettre en œuvre de manière globale la maintenance basée sur l'état, visant à améliorer l'intelligence des équipements, à promouvoir les dispositifs et technologies intelligents, et à réaliser des avertissements de sécurité en ligne et une surveillance intelligente des équipements.
Actuellement, la surveillance en ligne se concentre principalement sur les équipements primaires des postes de transformation, y compris :
Équipements capacitifs : surveillance en ligne de la capacité et de la perte dielectrique (tanδ)
Parafoudres à oxyde métallique : surveillance en ligne du courant de fuite total et du courant résistif
Transformateurs : surveillance en ligne de l'analyse des gaz dissous (DGA) dans l'huile isolante, de la décharge partielle (DP) à ultra-haute fréquence (UHF), de la DP et du tanδ des embases, et des caractéristiques dynamiques des changements de rapport de transformation sous charge
GIS : surveillance de la décharge partielle UHF et du contenu en humidité (micro-eau)
Appareillages : surveillance des caractéristiques mécaniques et de la densité du gaz SF₆
1. Nécessité de la Surveillance en Ligne de la Température des Équipements Électriques
La température est un indicateur clé du fonctionnement normal des équipements primaires. Les points de connexion des équipements électriques peuvent souffrir de compression lâche, de pression insuffisante ou de dégradation des surfaces de contact en raison du cycle thermique, des déplacements de fondation, des défauts de fabrication, de la pollution environnementale, de surcharges sévères ou de l'oxydation. Ces problèmes augmentent la résistance de contact, entraînant une augmentation de la température lorsque le courant circule. Cela accélère le vieillissement de l'isolation, réduit la durée de vie des équipements et, dans les cas graves, peut provoquer des fautes d'arc, des brûlures d'équipements, des dommages étendus, voire des incendies et des explosions - en particulier aux contacts mobiles et fixes des interrupteurs de sectionnement, qui ont un taux de défaillance élevé. Tous ces facteurs posent des menaces constantes pour le fonctionnement sûr des équipements.
Actuellement, la plupart des surveillances de température reposent sur des méthodes traditionnelles telles que les indicateurs de température à cire et la thermographie infrarouge périodique. Ces approches présentent plusieurs inconvénients :
Les indicateurs de cire sont sujets au vieillissement et à la détachement, ont des plages de température étroites, une précision faible, nécessitent une lecture manuelle et ne peuvent pas supporter une gestion automatisée ;
Les thermomètres infrarouges nécessitent une mesure en vue directe, sont affectés par les conditions environnementales et souvent échouent lorsqu'ils sont obstrués ;
Les inspections manuelles sont laborieuses, nécessitent une proximité (posant des risques de sécurité) et manquent de capacité en temps réel ;
La surveillance hors ligne n'est pas capable de capturer les tendances de température ou de détecter les anomalies en temps opportun.
Ainsi, les méthodes traditionnelles hors ligne ne répondent plus aux exigences d'un fonctionnement efficace, sûr et fiable du système électrique. Il est urgent de disposer de technologies de surveillance en ligne qui permettent le suivi de la température en temps réel, la détection opportune des conditions anormales et la prévention des dommages aux équipements et des accidents de puissance. De plus, la surveillance en ligne de la température élargit le champ de la surveillance de l'état, fournissant des paramètres opérationnels essentiels pour la maintenance basée sur l'état et contribuant de manière significative à l'exploitation sûre et stable des équipements individuels et de l'ensemble du système électrique.
2. Tendances de Développement des Technologies de Surveillance en Ligne de la Température des Équipements Électriques
La technologie de surveillance en ligne de la température intègre généralement des systèmes de capteurs avancés, des réseaux de communication, des ordinateurs et des traitements d'information, des systèmes d'analyse par experts et des entrepôts de données. Avec l'avancement continu de la technologie, ce domaine évolue vers l'automatisation, l'intelligence et la praticabilité.
2.1 Application de la Technologie de l'Internet des Objets (IoT)
L'IoT est considéré comme la prochaine vague de l'informatique après les ordinateurs et Internet, et a été reconnu comme une industrie émergente stratégique nationale en Chine, explicitement intégré au développement des réseaux intelligents. L'IoT connecte des objets physiques à Internet via des capteurs tels que les RFID, GPS et scanners laser, permettant l'identification, le suivi, la surveillance et la gestion intelligentes par l'échange d'informations.
Une architecture IoT pour la surveillance de la température des équipements électriques se compose de trois couches : perception, réseau et application.
Couche de Perception : Collecte les données de température en temps réel à l'aide de capteurs (par exemple, de type contact ou infrarouge) installés directement sur les équipements. Des technologies sans fil à courte portée comme Zigbee, 2.4G ou 433M sont utilisées pour la transmission des signaux, assurant l'isolement haute tension.
Couche de Réseau : Transmet les données entre les couches de perception et d'application. Elle utilise des réseaux de communication électriques sécurisés, fiables et en temps réel - principalement des fibres optiques, complétées par des systèmes de porteurs de ligne et de micro-onde numériques.
Couche d'Application : Traite, analyse et visualise les données de température sur plusieurs appareils, offrant des services tels que des alertes d'anomalies, des analyses de tendances, des diagnostics en ligne et le partage de données via des plateformes intelligentes.
L'IoT permet une prise de conscience complète et en temps réel, une connectivité fiable et une analyse intelligente des données, formant la base de systèmes de surveillance de température robustes et évolutifs.
2.2 Technologie de Sensing Passif – Remplacement de l'Alimentation par Batterie
La plupart des capteurs de température sans fil dépendent des batteries, qui font face à des défis dans des environnements de haute tension, de forts courants et de bruit électromagnétique. Les batteries ont une durée de vie limitée, nécessitent des remplacements fréquents et présentent des risques d'explosion dans des conditions de haute température, limitant la fiabilité et la sécurité du système.
Pour surmonter ces limitations, les technologies de sensing passif, y compris l'alimentation par récolte d'énergie à partir des champs électriques/magnétiques, de la puissance RF, des gradients thermiques et des ondes acoustiques de surface, émergent comme la direction future. Les capteurs passifs offrent des avantages clairs :
Fonctionnement sans entretien sur le cycle de vie de l'équipement, améliorant la fiabilité du système
Pas de batterie signifie pas de risque d'explosion et une surveillance continue à haute température pour la détection précoce des pannes ;
La réduction de l'utilisation des batteries diminue l'impact environnemental, ajoutant une valeur sociale.
2.3 Surveillance Intégrée Point-Ligne-Surface de la Température
Cette approche combine différentes stratégies de surveillance en fonction du type d'équipement et de son importance pour une couverture optimale.
Surveillance Ponctuelle : Cible des points chauds localisés tels que les contacts d'appareillage, les barres de bus et les jonctions de câbles où l'inspection externe est difficile. Des capteurs sont installés directement en ces points pour une surveillance en temps réel.
Surveillance Linéaire : Se concentre sur les câbles de puissance haute tension dans les tunnels, tranchées ou gaines de câbles. Le surchauffage peut causer des incendies et des coupures généralisées. La détection distribuée par fibre optique (DTS) est largement utilisée, offrant une isolation, une résistance à la corrosion, une tolérance à haute température et une immunité aux interférences électromagnétiques. Le DTS permet un profilage précis et continu de la température le long de toute la longueur du câble, avec une localisation de panne précise pour une réponse rapide.
Applications Mobiles – Surveillance en Temps Réel N'importe Quand, N'importe Où
Avec l'augmentation de la bande passante des réseaux mobiles et des smartphones et tablettes puissants - en particulier à l'ère 4G - les applications mobiles sont devenues des outils essentiels dans les opérations d'entreprise. Leur mobilité, leur commodité, leur ponctualité et leur personnalisation sont largement adoptées dans la gestion des services publics.
L'intégration des données de surveillance des équipements dans des applications mobiles via Internet et les réseaux cellulaires apporte des avantages clés :
Brise les limites des systèmes intranet traditionnels, permettant l'accès en temps réel à l'état des équipements n'importe quand, n'importe où ;
Améliore l'efficacité des inspections avec des fonctionnalités telles que le journal numérique, la capture de photos, le balisage GPS et la lecture de codes QR, transformant les inspections de patrouille en un processus mobile, numérique et intelligent.
En cas d'urgence, le personnel peut rapidement localiser les pannes, consulter les données en temps réel et historiques, et répondre plus rapidement, minimisant la durée et l'ampleur des coupures.
Les applications mobiles éliminent les barrières spatiales et temporelles, améliorent l'efficacité opérationnelle, renforcent la sécurité des équipements et soutiennent la croissance durable des services publics.
3. Conclusion
La technologie de surveillance en ligne de l'état, en particulier la surveillance de la température, est un composant central des futurs réseaux intelligents, aidant les entreprises d'électricité à améliorer la sécurité des équipements et les performances économiques. Avec l'avancement de la technologie, la surveillance de la température évoluera vers des solutions plus complètes, intelligentes et pratiques. L'intégration avec l'IoT, les applications mobiles et d'autres technologies émergentes définira la trajectoire future de ce domaine.
