Résumé : L'appareillage de commutation haute tension est un équipement électrique important du poste. Il assure la double fonction de fermeture et de déconnexion des lignes électriques, ainsi que la sécurité du système. Il fonctionne dans un environnement de haute tension, de courant élevé et de champ magnétique intense pendant une longue période. L'oxydation et la résistance des contacts entraînent souvent un échauffement des contacts et une température excessive. Si ce problème n'est pas détecté et traité à temps, il peut provoquer des accidents graves tels qu'incendies, pannes de courant, etc. Par conséquent, la surveillance en temps réel de la température dans les armoires électriques haute tension est devenue un problème urgent à résoudre dans le système électrique. Cet article, consacré à des questions pratiques, propose une solution.système de mesure de température sans filPour les armoires de distribution haute tension, ce système repose sur un micro-ordinateur monopuce. Il se caractérise par une structure simple, une mesure de température et une grande précision.
Mots-clés : appareillage de commutation haute tension ; système de mesure de température sans fil
Introduction
Avec le développement rapide de l'économie, la demande en énergie électrique de tous les secteurs ne cesse de croître. Par conséquent, le fonctionnement sûr et fiable des équipements électriques est essentiel à la sécurité du réseau électrique. Les appareillages de commutation haute tension sont des équipements essentiels des postes électriques. La plupart de ces appareils adoptent une structure fermée et présentent une mauvaise dissipation thermique. En cas de fonctionnement prolongé, les contacts de l'appareillage sont sujets à la surchauffe, ce qui entraîne le vieillissement des composants et des incendies. Par conséquent, la surchauffe interne des armoires de commutation haute tension à structure fermée est devenue un problème courant.
1. Méthode de détection de la température de contact interne d'un appareillage de commutation haute tension
Actuellement, l'échauffement des contacts à l'intérieur des appareillages haute tension est surveillé et les variations de température peuvent être détectées à tout moment, permettant ainsi une intervention rapide avant qu'elles n'atteignent des températures dangereuses et ainsi éviter les accidents. Les méthodes de détection couramment utilisées incluent principalement l'inspection T, la mesure de la température par puce de couleur, la mesure de la température par fibre optique et la mesure de la température par infrarouge. L'inspection humaine repose principalement sur un thermomètre à oxygène rouge tenu par l'opérateur pour mesurer la température à l'intérieur de l'armoire électrique haute tension. Cependant, en raison de la structure fermée de l'armoire électrique haute tension et de l'obstruction des circuits ou des composants, la température à l'intérieur de l'armoire est bloquée. Par conséquent, le thermomètre infrarouge ne peut pas mesurer avec précision la température à l'intérieur de l'armoire. La méthode de mesure de la température par puce de couleur repose sur les différentes couleurs de la puce pour déterminer la température à l'intérieur de l'armoire. Cette méthode ne peut pas refléter précisément la température à l'intérieur de l'armoire. La mesure de la température par fibre optique utilise la fibre optique comme capteur de température et module l'intensité lumineuse traversant la fibre optique en fonction des variations de température. Elle nécessite des équipements plus performants, tels qu'une source lumineuse et des circuits d'émission et de réception. La méthode de mesure de la température par infrarouge rouge détermine la température de la cible mesurée en fonction des variations du rayonnement infrarouge. Cette méthode de mesure de la température présente une faible précision. Cet article propose donc un système de mesure de température sans fil pour armoires électriques haute tension, basé sur un micro-ordinateur monopuce. Ce système offre des caractéristiques de mesure de température précises et une installation facile.
1. Conception globale du système
2.1 Exigences de conception du système
Les appareillages de commutation haute tension sont des équipements importants du réseau électrique. Ils fonctionnent dans un environnement soumis à un fort bruit électromagnétique pendant de longues périodes et présentent des exigences élevées en matière de fiabilité et de stabilité. Par conséquent, compte tenu de leur environnement d'exploitation spécifique, le système de surveillance doit répondre aux exigences suivantes : (1) Fonctionnement stable et prolongé sans remplacement fréquent des batteries ; (2) Adaptation à un environnement de bruit électromagnétique complexe ; (3) Compact et facile à déployer au point de contact ; (4) Haute fiabilité requise.
2.2 Plan de conception globale du système
Le système de mesure de température sans fil pour armoires électriques haute tension mentionné dans cet article comprend trois éléments : un module de mesure de température sans fil, un capteur de température et un serveur informatique hôte. Le module de mesure de température sans fil est installé au niveau des contacts de l'armoire électrique haute tension pour détecter la température des contacts. Le signal de température détecté est transmis sans fil au capteur de température. Ce dernier est connecté au serveur informatique hôte par un réseau filaire et transmet la température des contacts de l'armoire électrique haute tension au serveur informatique hôte en temps réel. L'ordinateur hôte permet la commutation haute tension. Il peut afficher, stocker, déclencher des alarmes et interroger l'historique des données de température de l'armoire, permettant ainsi la détection et l'alerte précoce des risques de choc électrique dans l'armoire électrique haute tension.
Figure 1 Architecture du système de mesure de température sans fil d'une armoire de commutation haute tension
Le module d'acquisition de température de l'ordinateur inférieur se compose principalement d'un module de contrôle de micro-ordinateur monopuce, d'un module de capteur de température, d'un module émetteur-récepteur sans fil et d'un module d'alimentation. Sa structure est illustrée à la figure 2.
Figure 2 Architecture d'acquisition de température
3. Solution de système de surveillance en ligne de la température Acrel
3.1 Présentation
Le dispositif de mesure de température en ligne des contacts électriques est adapté à la surveillance de la température des jonctions de câbles, des contacts de disjoncteurs, des interrupteurs à couteau, des extrémités intermédiaires de câbles haute tension, des transformateurs secs et des équipements basse tension et haute intensité dans les armoires électriques haute et basse tension. Il permet ainsi de prévenir l'oxydation due à l'oxydation en cours de fonctionnement. Le desserrage, la poussière et d'autres facteurs peuvent entraîner une résistance de contact excessive et un échauffement, constituant un risque pour la sécurité. Il améliore la sûreté et la sécurité des équipements, fournit un aperçu précis, continu et rapide de leur état de fonctionnement et réduit le taux d'accidents.
Le système de mesure et de surveillance de température sans fil Acrel-2000T communique directement avec les équipements de la baie via le bus RS485 ou Ethernet. Conçu selon les normes internationales Modbus-RTU, Modbus-TCP et d'autres protocoles de transmission, il offre sécurité, fiabilité et ouverture. Ce système offre des fonctions de signalisation, de télémétrie, de contrôle, de réglage et de paramétrage à distance, d'alarme, de courbe, d'histogramme, de rapport et de gestion des utilisateurs. Il permet de surveiller l'état de fonctionnement des équipements, de réagir rapidement aux alarmes et de prévenir les pannes graves.
3.2 Lieux d'application
Il convient à la surveillance de la température des équipements électriques dans l'Internet des objets omniprésent, les aciéries, les produits chimiques, le ciment, les centres de données, les hôpitaux, les aéroports, les centrales électriques, les mines de charbon et autres usines et mines, ainsi que les stations de transformation et de distribution d'énergie.
3.3 Structure du système
Schéma de structure du système de surveillance de la température en ligne
3.4 Fonctions du système
Le système de mesure de température Acrel-2000T est installé dans la salle de surveillance et permet de surveiller à distance la température de fonctionnement de tous les équipements de commutation du système. Ses principales fonctions sont les suivantes :
3.4.1 Affichage de la température
Affiche la valeur en temps réel de chaque point de mesure de température dans le système de distribution d'énergie et peut également visualiser les données à distance via l'application WEB/téléphone portable de l'ordinateur.
3.4.2 Courbe de température
Visualisez la courbe de tendance de température de chaque point de mesure de température.
3.4.3 Exécuter le rapport
Interrogez et imprimez les données de température à chaque point de mesure de température.
3.4.4 Alarme en temps réel
Le système peut émettre des alarmes en cas de températures anormales à chaque point de mesure. Il dispose d'une fonction d'alarme vocale en temps réel pour tous les événements. Les méthodes d'alarme incluent des fenêtres contextuelles, des alarmes vocales, etc. Il peut également envoyer des messages d'alarme par SMS ou via une application pour alerter rapidement le personnel en service.
3.5 Configuration matérielle du système
Le système de surveillance de la température en ligne est principalement composé de capteurs de température et d'unités d'acquisition/d'affichage de température au niveau de la couche d'équipement, de passerelles informatiques de pointe au niveau de la couche de communication et d'hôtes de système de mesure de température au niveau de la couche de contrôle de la station pour réaliser la surveillance de la température en ligne des principaux composants électriques du système de transformation et de distribution d'énergie.
Références :
[1] Manuel de conception et d'application du microréseau d'entreprise Acrel. Version 2022.05.
Date de publication : 6 mai 2025