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Solution d'Intelligence pour Transformateur de Courant GIS : Système d'Alerte Précoce des Défauts Mécaniques Basé sur le Couplage Vibration-Courant

Problème central : Dans les régions sismiques et les postes de transformation GIS vieillissants, les structures mécaniques (par exemple, fixations, supports d'isolation) des transformateurs de courant (TC) sont susceptibles d'être endommagées par des vibrations continues ou des chocs soudains. Cela peut entraîner des défauts cachés tels que le desserrage, le détachement ou le déplacement, aboutissant finalement à une dégradation de l'isolation ou à une panne soudaine du TC, menaçant la fiabilité du réseau. Les méthodes d'inspection basées sur les interruptions de service sont inefficaces et coûteuses.

Solution innovante : Intègre la surveillance de paramètres doubles (vibration et courant), en utilisant un moteur d'IA pour réaliser une alerte précoce et un diagnostic intelligent des pannes mécaniques des TC.

Mise en œuvre technologique centrale

  1. Sensibilisation collaborative multi-paramètres :
    • Surveillance des vibrations à haute fréquence : Déployer des accéléromètres piézoélectriques à large bande (5Hz-10kHz) sur les composants clés des TC (flasques, supports) pour capturer avec précision les signaux de vibration structurelle anormale causés par le desserrage mécanique, le déplacement de pièces, la dégradation de l'isolation ou les vibrations externes (ondes sismiques).
    • Capture du courant d'inrush transitoire : Utiliser des bobines de Rogowski passives pour une surveillance non intrusive et en temps réel des formes d'onde du courant d'opération côté primaire des TC. Combinée aux signaux d'opération des disjoncteurs, elle identifie précisément les événements de commutation et analyse les caractéristiques de l'inrush et leurs forces d'impact sur la structure mécanique du TC.
  2. Moteur de diagnostic intelligent basé sur l'IA au niveau de l'edge :
    • Utilise un module de calcul edge robuste (à large plage de température, résistant aux chocs) installé localement sur l'appareil pour traiter en temps réel les données de forme d'onde de vibration et de courant.
    • L'opération principale utilise un modèle de diagnostic intelligent propriétaire 1D-CNN (réseau neuronal convolutif 1D) :
      • Entrée : Caractéristiques temporelles et fréquentielles de l'accélération de vibration (analyse FFT) + Caractéristiques de la forme d'onde d'inrush de commutation.
      • Sortie : Identifie avec précision les modes de panne mécanique typiques ("desserrage des boulons", "déplacement du support d'isolation", "résonance mécanique") avec un taux de diagnostic de 92%.
      • Possède une capacité d'apprentissage adaptatif pour s'adapter aux différentes caractéristiques structurales et de vibration de fond des TC dans divers postes de transformation.
  3. Alerte locale efficace et communication :
    • Mécanisme d'alerte hiérarchisé : Dès qu'un signal de panne suspect est détecté, le moteur edge génère immédiatement des signaux d'alerte/alarme (par exemple, Avertissement, Grave, Critique).
    • Transmission sans fil simplifiée : Transmission cryptée des signaux d'alarme clés (et non des données brutes) vers la plateforme HMI locale du poste de transformation via la technologie LoRa LPWAN, réduisant considérablement la charge et la latence de communication.
    • Affichage HMI local : Affichage en temps réel basé sur une carte montrant le numéro du TC défectueux, le type de panne, le niveau d'alarme et les actions recommandées.

Scénarios d'application cibles

  1. Postes de transformation GIS dans des zones à forte sismicité :
    • Alerte précoce du déplacement ou de l'endommagement structurel des TC déclenché par les répliques sismiques, empêchant les pannes secondaires.
    • Surveillance continue des dommages chroniques des équipements causés par l'activité géologique mineure à long terme.
  2. Rétrofits et mises à niveau de postes de transformation GIS vieillissants :
    • Déploiement sans interruption de service : Installation simple des capteurs ne nécessitant aucune modification de la structure de la chambre à gaz, garantissant l'intégrité étanche. Particulièrement adapté aux anciens postes ayant des fenêtres d'interruption limitées.
    • Rétrofit progressif rentable : Utilise la technologie sans fil et le calcul edge, éliminant la nécessité de câblage extensif ou de nouveaux systèmes backend, offrant un retour sur investissement élevé du rétrofit.
  3. Postes de transformation critiques et à forte charge : Prévention des risques de mauvais fonctionnement ou de panne des relais de protection et des coupures de courant à grande échelle causées par une panne soudaine du TC.

Valeur et avantages centraux

  • Alerte précoce des risques majeurs : Prédit efficacement les pannes mécaniques typiques 7 jours ou plus à l'avance, fournissant suffisamment de temps pour une intervention proactive.
  • Réduction significative des interruptions non planifiées : Réduit les interruptions non planifiées causées par une panne soudaine du TC de plus de 60%, améliorant considérablement la disponibilité du réseau et la satisfaction des clients.
  • Avantages de sécurité et de coût doubles : Prévient les dysfonctionnements du système de protection, les défauts d'arc et les dommages en cascade des équipements dans le poste de transformation résultant de la panne du TC.
  • Nouveau paradigme de maintenance intelligente : Passe de la « maintenance périodique » à la « maintenance prédictive », optimisant grandement la gestion des pièces de rechange et la planification de la main-d'œuvre.
  • Conception adaptée aux zones fortement sismiques : Capteurs passifs + Calcul edge + Transmission sans fil - pas de câblage long, résilient aux forts séismes.
  • Coût optimal pour les rétrofits de postes de transformation vieillissants : Solution légère, indépendante des grands systèmes de surveillance de postes de transformation ; assure un déploiement rapide et un retour sur investissement.
07/10/2025
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