Résumé : Avec le développement continu de l'économie sociale, le système électrique évolue vers la haute tension et la haute capacité. De nouvelles technologies et de nouveaux équipements apparaissent en continu, et la capacité de transport d'électricité continue de s'améliorer. Cependant, la charge électrique haute tension supportée par les équipements électriques haute tension fait également de sa propre élévation de température une menace pour la stabilité du réseau électrique. La température des équipements est devenue un paramètre important pour le fonctionnement stable des équipements de transport d'électricité du réseau électrique actuel. En s'appuyant sur les raisons de l'élévation de température des équipements électriques haute tension, cet article analyse la structure et l'application du système de mesure de température sans fil, analyse les avantages et les inconvénients de son application et fournit des exemples d'application pour servir de référence au fonctionnement stable et au développement du système électrique de notre pays.
Mot-clé : Système de mesure de température sans fil ; équipement électrique haute tension ; avantages et inconvénients
L'équipement électrique haute tension du système électrique de notre pays comporte une variété de points de connexion, tels que des joints de commutation isolés, des nœuds de jeux de barres, etc. En raison de problèmes de qualité dans le processus de fabrication ou de sécurité, de nombreux appareils auront de mauvais problèmes de contact et une grande résistance sera générée pendant l'utilisation, entraînant des problèmes d'élévation de température.
1. Raisons de l'élévation de température des équipements électriques à haute tension
L'application du système de mesure de température est indissociable de l'analyse des causes de l'échauffement. Premièrement, les problèmes de qualité et d'installation des équipements électriques haute tension, notamment au niveau des assemblages boulonnés, sont importants. La conformité des points de connexion et le serrage des points de connexion influencent la résistance. De nombreuses connexions d'équipements présentent des problèmes d'irrégularité et de rugosité lors de l'installation. Un meulage inadéquat peut également entraîner une augmentation de la résistance et un mauvais contact, ce qui affecte l'utilisation de l'équipement et met en évidence le problème d'échauffement. Deuxièmement, une protection négligente lors du transport des équipements électriques haute tension peut provoquer des chocs, entraînant une déformation des points de connexion ou des pièces clés, et donc un mauvais contact. Troisièmement, la surface métallique des équipements électriques haute tension est sujette à la corrosion ou à l'oxydation, et des problèmes de surface peuvent également affecter le contact. Les conditions de fonctionnement difficiles de certains équipements électriques, telles que les températures élevées, la pluie, la neige et les vents forts, accélèrent leur vieillissement, entraînant de graves problèmes d'échauffement. Quatrièmement, des facteurs externes peuvent affecter les contacts lors de la connexion des équipements. De nombreux sites d'exploitation sont relativement complexes, et divers aspects, tels que l'installation, l'utilisation et la maintenance, sont également sujets à des erreurs, entraînant de mauvais contacts de nombreux connecteurs de câbles et sectionneurs, et de graves problèmes d'échauffement. Cinquièmement, les équipements sont soumis à une forte pression de charge pendant une longue période. Les équipements électriques haute tension assurent la transmission et l'application de l'électricité haute tension. Lorsque le courant est trop important et dépasse la capacité de charge de l'équipement, combiné à l'effet thermique du courant lui-même, la température de l'équipement augmente rapidement.
En fonctionnement réel, les cinq problèmes mentionnés ci-dessus se produisent aux jonctions des disjoncteurs, des sectionneurs, des jonctions de câbles, des traversées et des jeux de barres. Ces zones présentent de nombreux défauts et sont sujettes à des problèmes d'échauffement. Lors des inspections et de la maintenance quotidiennes, le personnel doit se concentrer sur l'inspection et la maintenance. Lors de l'inspection des équipements, la mesure de la température permet non seulement d'évaluer leur état en cours d'utilisation, mais aussi de détecter rapidement une surchauffe générée par un mauvais contact ou une charge excessive. À l'état chargé, sous l'influence du courant et de la chaleur, il est normal que la température interne soit supérieure à la température extérieure. Cependant, les variations de température dues à une défaillance de l'équipement ou à une charge excessive doivent être surveillées de près. Cette surchauffe aggrave le vieillissement des équipements, réduisant ainsi leur durée de vie, voire pouvant entraîner leur épuisement. Il est donc indispensable d'utiliser un système de mesure de la température pour les équipements électriques haute tension.
En Chine, les méthodes de mesure de température les plus utilisées pour les équipements haute tension sont l'affichage de la température par puce de cire, la mesure infrarouge, la mesure par fibre optique et le système de mesure sans fil. L'affichage de la température et le thermomètre infrarouge sont manuels et ne permettent pas de collecter les données en temps réel. La mesure par fibre optique permet d'obtenir des résultats en temps réel. Cependant, en haute et basse tension, elle ne permet pas d'isoler complètement les facteurs environnementaux et ne répond pas aux exigences des spécifications d'instrumentation électrique pour les instruments haute tension. De plus, l'installation en armoire présente d'importants obstacles, notamment la faible résistance de la fibre optique aux températures élevées et la complexité du câblage. La technologie actuelle de mesure de température sans fil repose principalement sur le mode de transmission sans fil actuel pour résoudre les problèmes de connexion et de fixation des boucles primaire et secondaire, améliorant ainsi la sécurité de l'utilisation de l'énergie haute tension.
2. Analyse de la structure du système de mesure de température sans fil et de l'application de l'équipement
Le système de mesure de température sans fil comprend la partie capteur de température, la partie affichage et analyse des résultats de surveillance de la température, ainsi que le matériel et le logiciel. La structure du système de mesure de température sans fil pour équipements haute tension, illustrée à la figure 1, est généralement équipée de capteurs de température aux jonctions des armoires de commande, des jonctions de câbles, des fusibles, etc. Afin de garantir la précision de la mesure, le capteur est généralement placé à la même tension que l'objet à tester, puis le signal collecté est transmis et affiché via la technologie sans fil. Afin de garantir la sécurité des mesures de température, les parties actives haute et basse tension sont isolées pour éviter les fuites et autres accidents. Généralement, plusieurs canaux sont prévus sur la surface externe de l'équipement pour la surveillance en temps réel et le traitement des données à plusieurs emplacements. Les données reçues par le récepteur sont ensuite transmises à l'ordinateur via le port série ou parallèle, puis analysées et traitées par le programme préprogrammé.
Figure 1 Schéma de principe de la structure du système de mesure de température sans fil pour les équipements électriques haute tension
2.1 Capteur de température
La fonction du capteur de température est de convertir le signal de température en signal électrique. On utilise généralement un thermocouple PT100, dont la précision de mesure peut atteindre 0,1 °C. Un capteur de courant miniature à flux nul peut également être utilisé, ce qui présente une grande valeur ajoutée. Techniquement parlant, le capteur magnétique utilise du Permalloy à faibles pertes comme noyau de fer et utilise une technologie de pression négative et des moyens de protection spécifiques pour réaliser une compensation automatique du noyau de fer, afin que celui-ci fonctionne parfaitement avec un flux magnétique nul. Outre le dispositif de mesure de température, le capteur de température sans fil comprend également une alimentation, un circuit de mesure, un circuit de commande logique et un circuit de communication radio à fréquence spécifique. Afin de s'adapter à des conditions de travail plus exigeantes, il est généralement conditionné dans une gaine thermorétractable haute température et haute pression, et présente des propriétés d'étanchéité à l'eau et à la poussière garantissant une utilisation à long terme. La zone de travail des équipements de mesure de température sans fil étant généralement réduite, leur taille doit être réduite au maximum pour s'adapter aux conditions d'utilisation. Lors de l'utilisation d'un capteur de température, un fil de collage résistant à la chaleur ou une technologie de collage peuvent être utilisés pour fixer l'élément thermosensible à la surface de l'objet, mais il convient de veiller à maintenir les points de contact proches afin de réduire la mesure. Erreurs. Le capteur de température sans fil doit avoir une large plage de fonctionnement linéaire. Généralement, un élément de détection de température de -55 à 130 °C est sélectionné, et le capteur de température est sélectionné en fonction des exigences de précision et d'erreur de mesure dans diverses conditions de fonctionnement.
2.2 Détecteur de température sans fil
Le système de détection de température sans fil dispose de plusieurs canaux de réception, capables de traiter et d'afficher plusieurs points de mesure en temps réel. Il intègre des fonctions de jugement et de gestion des pannes. Une zone de sécurité est définie à l'avance par le personnel, et les informations collectées sont comparées au seuil défini par le détecteur. Si la température dépasse ce seuil, le module de traitement des pannes est activé et un message d'avertissement est émis, ainsi qu'une série de niveaux haut et bas pour déclencher une alarme sonore. Outre les fonctions de détection et d'alarme de base, le détecteur de température sans fil est également capable de transmettre des informations. Connecté à un ordinateur via une ligne de données ou une puce de communication série/parallèle, il permet aux employés de surveiller en temps réel plusieurs interrupteurs et pièces de contact et de contrôler leur état de fonctionnement afin de détecter à temps les problèmes de sécurité.
2.3 Système de surveillance de la température en temps réel
Comparé aux équipements matériels mentionnés ci-dessus, tels que les capteurs et les détecteurs, le système de surveillance de la température en temps réel est davantage axé sur le logiciel du système de mesure de température sans fil. Ce système intègre l'ensemble du fonctionnement du matériel de mesure de température sans fil, le traitement des données, la collecte des signaux et d'autres fonctions. Il communique avec le personnel via l'interface client et transmet les instructions. Afin de réduire la charge de travail des opérateurs, les techniciens ont développé un système de surveillance de la température en temps réel conforme à la description ci-dessus, permettant d'analyser et de traiter les résultats de mesure de la température du matériel. Ce système offre les fonctions d'affichage de la température, de stockage de données, d'analyse et de comparaison des données historiques, d'alerte et d'analyse des pannes, ainsi que d'analyse de l'état de fonctionnement de l'équipement, et peut intégrer et compléter les fonctions du matériel. Lors de la conception du système de surveillance de la température en temps réel, des méthodes de conception modulaires permettent le traitement redondant des données. Chaque module est décomposé selon sa fonction, et les données sont stockées et traitées par catégorie. Cette conception modulaire améliore l'applicabilité et la sécurité du système de surveillance de la température en temps réel. Ce système permet aux techniciens de collecter, d'extraire, de comparer et d'analyser un grand volume de données, et de signaler en temps réel diverses anomalies en fonction des températures des différents équipements, garantissant ainsi leur bon fonctionnement. De plus, il offre de bonnes performances mathématiques et de visualisation, permettant d'afficher les données d'une période donnée sous forme de graphique et de les annoter pour faciliter la maintenance ultérieure.
3. Avantages et inconvénients du système de mesure de température sans fil appliqué aux équipements électriques haute tension
3.1 Avantages techniques du système de mesure de température sans fil appliqué aux équipements électriques
Grâce aux progrès scientifiques et technologiques, les systèmes de mesure de température sans fil ont connu de nombreuses améliorations et mises à jour, leurs performances se sont améliorées et la surveillance de la température est devenue de plus en plus précise. Le système de mesure de température sans fil actuel exige une précision et une précision accrues en temps réel, notamment pour les équipements électriques haute tension. Ce système est également constamment adapté à l'utilisation de ces équipements. Concernant la réception du signal, le système de mesure de température sans fil utilise une fréquence de signal plus élevée, adaptée aux caractéristiques des équipements électriques haute tension, offrant une bonne stabilité et une faible interférence avec les facteurs externes. La transmission du signal repose sur une technologie de communication sans fil, relativement simple, peu énergivore et économique. Elle permet l'analyse et le traitement des données reçues. L'état de fonctionnement de l'instrument peut être surveillé en temps réel, indépendamment des conditions météorologiques. La température de l'instrument peut être surveillée en temps réel pour éviter toute détection manquée. Dans le même temps, l'alarme de surchauffe de l'appareil peut être réglée en fonction des besoins de l'utilisateur, et l'opérateur peut être rappelé de l'emplacement spécifique de l'équipement par le biais d'un son et d'un signal.
3.2 Application insuffisante du système de mesure de température sans fil dans les équipements électriques
La mesure de la température des équipements électriques haute tension à l'aide d'un système de mesure de température sans fil réduit l'intensité du travail d'inspection des opérateurs de sous-station et améliore simultanément la sécurité des équipements. Cependant, ce système présente également certaines lacunes en pratique. Premièrement, il s'agit d'une technologie active nécessitant une batterie intégrée. Lorsque la batterie est déchargée, le système s'éteint automatiquement. Le personnel ne peut alors pas visualiser la température de l'appareil et doit la rétablir en débranchant la ligne pour remplacer la batterie. Cela augmente considérablement le nombre de commutations et de coupures de courant imprévues dans la sous-station. Pour résoudre ce problème, nous pouvons améliorer la technologie en remplaçant la batterie intégrée par une alimentation passive et en utilisant l'onde électromagnétique générée par le courant de point fixe comme source d'énergie, améliorant ainsi la fiabilité de l'ensemble du système. Deuxièmement, certains indicateurs de contrôle de température du dispositif d'alimentation sont souvent défaillants en pratique. Il est donc jugé que la batterie du capteur de mesure de température sans fil est insuffisante. Après une panne de courant et le remplacement du capteur de température sans fil, ce phénomène persiste. Dans ce cas, il est nécessaire de détecter le site, de dépanner l'installation du récepteur et de réduire la distance entre le point de mesure et le système de mesure de température sans fil afin d'éviter ce problème. De plus, le capteur de température sans fil, doté de sa propre technologie active, ne peut pas remplacer la batterie. Si la batterie est insuffisante, le capteur sans fil doit être remplacé. Cela augmentera non seulement les coûts de maintenance de l'instrument, mais aussi la consommation de ressources de l'équipement.
4. Exemples d'application du système de mesure de température sans fil
Comparé aux technologies étrangères de mesure de température sans fil, le développement des technologies nationales de mesure de température accuse un certain retard. Cependant, grâce à l'attention constante portée par l'industrie nationale ces dernières années, les investissements, les ressources humaines et matérielles dans ce domaine ont été renforcés. Le secteur de l'énergie dispose de nombreux équipements auxiliaires, notamment des équipements de surveillance pour le fonctionnement de l'alimentation. Ainsi, lorsque la ligne atteint une certaine charge ou une température élevée, l'appareil coupe automatiquement l'alimentation afin d'éviter les accidents. Ces nouveaux produits pratiques sont principalement utilisés dans les équipements électriques haute tension et leurs interfaces sont préinstallées et non remplaçables. Bien qu'ils réduisent la génération de résistance, ils peuvent facilement provoquer des pannes en cas d'utilisation prolongée, ce qui augmente la résistance de l'appareil et augmente la chaleur pendant son fonctionnement. Par conséquent, à long terme, les accidents de sécurité sont fréquents, mettant en danger la santé des personnes et des biens. En réponse à cette situation, certaines entreprises nationales ont appliqué la technologie de mesure de température sans fil à la production d'électricité. Avec la popularité de cette technologie, elle est désormais largement utilisée non seulement dans l'industrie électrique, mais également dans d'autres industries confrontées à des problèmes d'augmentation de température.
5. Scénarios d'application
Le dispositif de mesure de température en ligne des contacts électriques est adapté à la surveillance de la température des jonctions de câbles dans les armoires électriques haute et basse tension, des contacts de disjoncteurs, des interrupteurs à couteau, des têtes intermédiaires de câbles haute tension, des transformateurs secs et des équipements basse et haute tension. Il permet de prévenir les risques potentiels liés à une résistance de contact excessive et à l'échauffement dû à l'oxydation, au desserrage, à la poussière et à d'autres facteurs pendant le fonctionnement, améliorant ainsi la sécurité des équipements, reflétant leur état de fonctionnement de manière précise, continue et opportune, et réduisant ainsi le taux d'accidents.
Figure 7 Mesure électrique du système CC et de la batterie
6. Configuration matérielle du système
Le système de surveillance de la température en ligne est principalement composé d'un capteur de température et d'une unité d'acquisition/d'affichage de température au niveau de la couche d'équipement, d'une passerelle informatique de pointe au niveau de la couche de communication et d'un hôte 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.
| Nom | Apparence | Taper | Description des paramètres |
| Logiciel de configuration du système |  | Acrel-2000/T | Matériel : mémoire 4G, disque dur 500G, port Ethernet. Affichage : 21 pouces, résolution 1280*1024. Système d'exploitation : Windows 7 64 bits chinois simplifié Ultimate. Système de base de données : Microsoft SQL Server 2008 R2. Protocole de communication : IEC 60870-5-103, IEC60870-5-104, Modbus RTU, Modbus TCP et autres protocoles de communication internationaux standard |
| Machine de gestion de communication intelligente |  | Anet-2E4SM | Passerelle universelle, port réseau bidirectionnel, RS485 4 voies, LORA 1 voie en option, fonction d'alarme en direct, prise en charge de l'extension du module esclave 485, 4G |
| Équipement de collecte centralisé pour la mesure de température sans fil |  | Acrel-2000T/A | Fixation murale Une interface standard 485, un port Ethernet Alarme sonore intégrée Dimensions de l'armoire 480*420*200 (unité mm) |
 | Acrel-2000T/B | Matériel : mémoire 4G, disque dur 128G, port Ethernet Écran : 12 pouces, résolution 800*600 Système d'exploitation : Windows 7 Système de base de données : Microsoft SQL Server 2008 R2 Plateforme Web/Serveur d'applications en option La taille de l'armoire est de 480*420*200 (unité : mm) | |
| Terminal d'affichage |  | ATP007/ ATP010 | Alimentation DC24V ; interface RS485 unidirectionnelle montante ; interface RS485 unidirectionnelle descendante ; Recevez 20 pièces ATC200/1 pièce ATC400/ 1 pièce ATC450-C. |
 | ARTM-Pn | Cadre de surface 96*96*17mm, profondeur 65mm; diamètre d'alésage 92*92mm; Alimentation AC85-265V ou DC100-300V ; Interface RS485 à liaison montante unidirectionnelle, protocole Modbus ; Recevez 60 pièces ATE100/200/300/400 ; correspond à ATC200/300/450. | |
 | ASD320/ ASD300 | Cadre de surface 237,5*177,5*15,3 mm, profondeur 67 mm ; diamètre d'alésage 220*165 mm ; Alimentation AC85-265V ou DC100-300V ; Interface RS485 à liaison montante unidirectionnelle, protocole Modbus ; Recevez 12 pièces ATE100/200/300/400 ; match ATC200/300/450 | |
| Instrument d'inspection de température intelligent |  | ARTM-8 | Diamètre d'alésage 88*88mm installation encastrée ; Alimentation AC85-265V ou DC100-300V ; Interface RS485 à liaison montante unidirectionnelle, protocole Modbus ; Peut être connecté à des capteurs PT100 à 8 voies, adaptés à la mesure de la température des contacts électriques des appareillages de commutation basse tension, des enroulements de transformateur, des enroulements à clic, etc. |
 | ARTM-24 | Installation sur rail DIN 35 mm ; Alimentation AC85-265V ou DC100-300V ; Interface RS485 à liaison montante unidirectionnelle, protocole Modbus ; 24 canaux NTC ou PT100, 1 canal de mesure de température et d'humidité, 2 canaux de sortie d'alarme relais, utilisés pour la mesure de la température des contacts électriques basse tension, des enroulements de transformateur, des enroulements de clic et d'autres endroits ; | |
| Émetteur-récepteur sans fil |  | ATC450-C | Recevoir les données de 60 capteurs ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P |
 | ATC600 | L'ATC600 a deux spécifications : l'ATC600-C peut recevoir les données de 240 pièces ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ Capteur ATE100P/ATE200P. L'ATC600-Z assure une transmission transparente du relais. | |
| Capteur de température sans fil de type batterie |  | ATE100M | Alimenté par batterie, durée de vie ≥ 5 ans ; -50°C~+125°C ; précision ±1°C ; 470MHz, distance ouverte 150 mètres ; 32,4*32,4*16mm (longueur*largeur*hauteur) |
 | ATE200 | Alimenté par batterie, durée de vie ≥ 5 ans ; -50°C~+125°C ; précision ±1°C ; 470MHz, distance ouverte 150 mètres ; 35*35*17mm, L=330mm (longueur*largeur*hauteur, bracelet tricolore). | |
 | ATE200P | Alimenté par batterie, durée de vie ≥ 5 ans ; -50°C~+125°C ; précision ±1°C ; 470MHz, distance ouverte 150 mètres, classe de protection IP68 ; 35*35*17mm, L=330mm (longueur*largeur*hauteur, bracelet tricolore). | |
| Capteur de température sans fil à alimentation CT |  | ATE400 | Alimentation à induction CT, courant de démarrage ≥ 5 A ; -50 ℃ ~ + 125 ℃ ; précision ± 1 ℃ ; 470 MHz, distance ouverte 150 mètres ; feuille d'alliage fixe, alimentation ; coque tricolore ; 25,82*20,42*12,8 mm (longueur*largeur*hauteur). |
| Capteur de température filaire |  | PT100 | Lorsqu'il est utilisé pour la mesure de la température de contact basse tension, veuillez contacter le fournisseur pour connaître l'emballage spécifique, la précision, le système de fil, le matériau du fil et la longueur du fil ; Lorsqu'il est utilisé pour la mesure de la température des enroulements de transformateurs et de moteurs, il est recommandé de pré-intégrer le Pt100 à l'intérieur du transformateur ou du moteur |
 | CNT | Lorsqu'il est utilisé pour la mesure de la température de contact basse tension, veuillez contacter le fournisseur pour connaître l'emballage spécifique, la précision, le système de fil, le matériau du fil et la longueur du fil ; Lorsqu'il est utilisé pour la mesure de la température des enroulements de transformateurs et de moteurs, il est recommandé que le transformateur ou le moteur soit pré-intégré |
7. Conclusion
Grâce au développement continu des capteurs, de la communication de données sans fil, de l'exploration de données et d'autres technologies, le système de surveillance en temps réel de la température électrique haute tension gagnera en efficacité scientifique. Grâce à l'application et à la popularisation du système de mesure de température sans fil, le secteur énergétique de notre pays est désormais plus stable et plus sûr, et ses progrès technologiques contribuent au développement de notre pays.
Références :
[1] Manuel de conception et d'application du microréseau d'entreprise Acrel. Version 2022.05.
Date de publication : 02 mai 2025