Dispositif de surveillance en ligne intégré pour la température de décharge partielle et le courant de fuite de l’unité principale de l’anneau de l’appareillage de distribution

Dispositif de surveillance en ligne intégré pour la température de décharge partielle et le courant de fuite de l’unité principale de l’anneau de l’appareillage de distribution

1 Présentation du produit

Ce système surveille de manière exhaustive les paramètres d’état de l’appareillage du réseau de distribution et des unités principales en anneau.

1) Surveille les décharges partielles,

2) Surveille la température, et

3) Surveille le courant de fuite des fils blindés.

Ce système utilise une technologie de détection de décharges partielles par ultrasons et par ondes de sol transitoires et convient à la surveillance et à l’alarme en temps réel des signaux de décharge partielle dans les unités principales en anneau et les boîtiers de commutation extérieurs. Il présente une sensibilité élevée, de fortes performances anti-interférences et plusieurs méthodes de communication.

Ce système déploie des capteurs de décharge partielle sans fil intelligents à double fonction (AE, TEV) en conjonction avec des dispositifs d’acquisition de données pour surveiller les signaux de décharge partielle dans l’armoire pendant le fonctionnement en temps réel. En définissant des seuils de test, en effectuant une analyse spectrale et en affichant des graphiques, les utilisateurs peuvent facilement déterminer si l’équipement présente une décharge partielle. Sur la base de ses tendances à long terme, il peut détecter les défauts potentiels plus tôt, transformant l’ancienne méthode de détection passive en « défensive » proactive. ” surveillance. Cela rend les produits d’appareillage de commutation plus sûrs et plus fiables, et ajoute également de nouvelles avancées technologiques aux produits.

Le dispositif de surveillance en ligne des décharges partielles se compose principalement d’un double capteur sans fil à ultrasons frontaux (AE) et à onde de sol transitoire (TEV), d’un dispositif d’acquisition de décharges partielles, d’une passerelle intelligente sans fil et d’un logiciel de système d’analyse des décharges partielles en ligne. Le capteur d’acquisition de signal de décharge partielle sans fil frontal est installé à l’intérieur de l’armoire par attraction magnétique. Le capteur intelligent sans fil lui-même dispose de fonctions de filtrage, d’amplification et de conversion analogique-numérique du signal, qui peuvent filtrer, réduire le bruit et amplifier le signal couplé au capteur, acquérir le signal de décharge d’onde de sol transitoire et le signal de décharge ultrasonique couplé par le capteur, acquérir le signal de décharge partielle via le dispositif de réception sans fil et l’envoyer au serveur pour traitement.

Le dispositif d’acquisition de décharges partielles de distribution d’énergie (unité principale) utilise LORA pour… Le système communique avec les capteurs de décharge partielle (PD) via diverses méthodes de communication. Les données collectées sont regroupées via l’informatique de pointe, puis transmises à la passerelle intelligente de distribution d’énergie. Il possède des capacités de calcul de pointe PD et de stockage de données. Le traitement des données PD est déplacé vers la périphérie, réduisant ainsi la charge de transmission et de traitement sur le serveur, permettant un traitement local en temps réel et améliorant le temps de réponse sur site. Même après une panne de réseau, il peut continuer à fonctionner normalement, à surveiller, stocker et calculer les données PD sur site. Une fois le réseau restauré, les données mises en cache peuvent être synchronisées avec le serveur cloud, garantissant ainsi l’intégrité des informations.

En plus de la surveillance des décharges partielles, ce système peut également surveiller la température des fiches des unités principales en anneau et des connecteurs de type T dans l’appareillage de commutation.

Pour surveiller la température de la fiche de l’unité principale en anneau, ce système utilise un capteur de température passif sans fil alimenté par un champ électrique à haute tension. Ce capteur ne nécessite aucune batterie intégrée, aucune alimentation externe et aucun courant conducteur. Il alimente la puce à l’aide d’un champ électrique de 10 kV et les données de température surveillées sont transmises sans fil.

Connecteur de type T dans l’appareillage de commutation, ce système utilise un capteur de température passif sans fil alimenté par la détection de courant. Ce capteur ne nécessite pas de batterie intégrée ni d’alimentation externe. Lorsque le courant du conducteur est supérieur à 3 A, il alimente la puce en détectant le courant (courant du conducteur ≥ 3 A) et les données de température surveillées sont transmises sans fil.

En plus de la surveillance des décharges partielles et de la température, ce système peut également surveiller le courant de fuite des fils de mise à la terre du blindage des câbles des unités principales en anneau, des armoires de commande et des sous-stations de transformation.

Le courant de blindage étant trop faible, sa surveillance est difficile, c’est pourquoi les transformateurs de courant de type ouvert ne peuvent pas être utilisés ; seuls des transformateurs de courant de type fermé peuvent être utilisés. De plus, une méthode de numérisation locale doit être adoptée, en ajoutant un circuit d’acquisition de données composé d’un microcontrôleur, d’un convertisseur AD et d’autres circuits électroniques au transformateur de courant pour acquérir le signal de courant faible, le traiter à l’aide d’un algorithme FFT, puis le transmettre via un bus de données.

1.1 Champ d’application

Ce système s’applique à la surveillance des décharges partielles, à la surveillance de la température et à la surveillance des courants de fuite des unités principales en anneau, des appareillages de commutation, des sous-stations de transformation de parcs éoliens, des sous-stations de transformation photovoltaïques et de leurs équipements internes haute tension à des niveaux de tension de 10 KV et plus.

1.2 Environnement d’utilisation

1) Altitude : inférieure à 4 500 M.

2) Température ambiante : -40℃~+80℃.

1.3 Caractéristiques du produit

  1. Disposition distribuée, hautement évolutive

Le système surveille la disposition en réseau des terminaux. Lors de l’ajout ou de la suppression de terminaux sur le réseau existant, le système les identifie et les configure automatiquement sans aucun paramètre supplémentaire.

  • Surveillance en temps réel

Le système enregistre les données en temps réel de chaque nœud de surveillance et le cycle de surveillance peut être défini de manière flexible.

  • Avertissement opportun

Lorsqu’un nœud détecte un volume local anormal, il le signale rapidement au serveur de surveillance. Le logiciel serveur enregistrera les informations nécessaires et émettra une alarme.

  • Résistance aux chocs

Il peut résister à un impact de contournement de 600 KV sans endommager l’équipement terminal ni perdre de données.

  • Anti-interférence

Il possède une technologie d’analyse des signaux dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel, qui peut séparer efficacement les signaux d’interférence et les signaux de décharge partielle, et éviter efficacement les interférences au niveau de l’alimentation de l’instrument.

  • Transmission stable

Grâce à un réseau mobile puissant, les données peuvent être directement transmises au serveur, avec des performances de transmission fiables et une faible latence du réseau.

  • Bonne sécurité d’accès

La connexion du système n’affecte pas les performances d’étanchéité et d’isolation de l’appareillage, ni le fonctionnement sûr de l’équipement.

9) Évaluation CEM

Immunité aux décharges électrostatiques : niveau 4

Immunité aux transitoires électriques rapides/globales : niveau 4 ; Immunité aux surtensions (impulsions) : niveau 4

Immunité aux champs magnétiques à fréquence industrielle : niveau 5

2 Principe de mesure et composition matérielle

2.1 Principe de mesure des décharges partielles

Lorsque l’appareillage haute tension et ses équipements haute tension internes (tels que PT, TC, jeux de barres, joints de câbles, etc.) subissent une décharge partielle en raison de défauts d’isolation, le processus de décharge partielle s’accompagne souvent de phénomènes physiques ou chimiques et de processus correspondants tels que le courant pulsé, les ondes électromagnétiques, les ultrasons, la lumière, l’ozone et la chaleur. Lorsque nous effectuons des tests, l’échographie et le TEV sont les principaux indicateurs de détection.

Les techniques de surveillance des décharges partielles comprennent les méthodes ultrasoniques et les méthodes TEV.

  1. La méthode ultrasonique utilise un capteur ultrasonique pour recevoir le signal ultrasonique émis par décharge partielle (PD) comme base de détection de PD. La bande de fréquence de détection est généralement comprise entre 20 kHz et 100 kHz. Le plus grand avantage de la méthode ultrasonique est qu’elle utilise les ultrasons comme signal de surveillance, évitant ainsi diverses interférences électromagnétiques sur le site de surveillance des DP, gagnant ainsi une application généralisée. La détection par ultrasons est née dans les années 1940, mais elle n’a pas été largement adoptée en raison de la faible sensibilité du capteur. Avec les progrès de la technologie d’émission acoustique, la sensibilité des transducteurs ultrasoniques a été considérablement améliorée et grâce au développement rapide des circuits intégrés et de la technologie de traitement du signal, la méthode ultrasonique a regagné en popularité. Aujourd’hui, la méthode ultrasonique est devenue une méthode importante pour la détection de la maladie de Parkinson.
    1. La méthode TEV est une nouvelle méthode de détection des décharges partielles, de plus en plus utilisée dans les appareillages haute tension. Lorsqu’une décharge partielle se produit dans une armoire de distribution, les ondes électromagnétiques générées se propagent vers l’extérieur à partir du point de décharge. La structure métallique de l’armoire de commande n’étant pas continue, elle ne peut pas protéger complètement les ondes électromagnétiques. Ces ondes se propagent à travers les interstices de l’armoire de l’appareillage, les terminaisons d’isolation des câbles et d’autres pièces métalliques discontinues vers l’extérieur de la coque de blindage métallique de l’appareillage. Lorsque les ondes électromagnétiques atteignent la surface extérieure de la coque métallique, une brève tension à la terre est générée, appelée tension de terre transitoire. Le temps de montée de la tension transitoire de terre n’est que de quelques nanosecondes et disparaît rapidement. Dans les applications pratiques, le capteur TEV est placé sur la paroi intérieure de l’armoire électrique, avec une plage de fréquences de détection de 3 MHz à 100 MHz. La méthode TEV présente une grande sensibilité aux décharges internes.

Le système adopte une approche de conception modulaire, utilisant des capteurs à ondes de sol et des capteurs à ultrasons pour détecter les défauts dans le corps de l’appareillage.

Le système détecte les signaux transitoires des ondes de sol et les signaux ultrasoniques. Les signaux analogiques des signaux d’onde de sol transitoires et des signaux ultrasoniques sont filtrés, amplifiés et convertis de l’analogique au numérique par le circuit de détection. Après un filtrage numérique d’ordre élevé, les signaux sont transmis par le processeur à l’unité de relais de données sans fil via un signal sans fil, puis transmis au backend via diverses interfaces de communication.

Chaque ensemble de données de décharge partielle collectées par l’unité est étiqueté avec des paramètres temporels correspondants selon qu’un signal d’horodatage ou un signal de phase est entré. Après traitement par l’algorithme, les données sont d’abord stockées localement, puis envoyées au serveur selon les instructions du logiciel côté serveur. Cela garantit le caractère systématique des données, ne manque pas de signaux caractéristiques tels que les signaux de décharge partielle et ne provoque pas de congestion de communication.

L’unité calcule les valeurs maximales et efficaces du signal de décharge partielle pour chaque cycle de mesure défini par le système, ajoute un horodatage et le transmet au logiciel serveur.

I. Tests par ultrasons

Basés sur le principe de l’émission acoustique (AE), les capteurs à ultrasons sont utilisés pour collecter les signaux ultrasonores émis lors des décharges partielles d’équipements électriques. Les ondes sonores générées par les équipements électriques lors d’une décharge ont un large spectre de fréquences, allant de plusieurs dizaines de Hz. Les signaux avec des fréquences allant jusqu’à quelques MHz et inférieures à 20 kHz peuvent être entendus par l’oreille humaine, tandis que les signaux ultrasoniques avec des fréquences supérieures ne peuvent être reçus que par des capteurs à ultrasons. En détectant l’amplitude, la phase, la fréquence, le bruit, etc. du signal sonore, ainsi que sa relation avec la tension de fonctionnement (appliquée), sur la base de la relation entre l’énergie libérée par la décharge et l’énergie sonore, le degré et l’emplacement des défauts d’isolation dans les équipements électriques tels que les appareillages de commutation peuvent être efficacement reflétés.

Le principe du contrôle par ultrasons est illustré à la figure 2.1.

Image 2.1 Principe de détection par ultrasons (AE)

II. Détection des ondes de sol transitoires

La surveillance des décharges partielles transitoires des ondes de sol est basée sur la plage de fréquences de 3 à 100 MHz, qui est rarement émise par les équipements électriques normaux. Les faits de base sur les signaux électromagnétiques transitoires. Lorsqu’une décharge partielle se produit à l’intérieur d’un équipement de commutation, des ondes électromagnétiques sont générées. Ces ondes électromagnétiques ne peuvent se propager que par les canaux situés entre les boîtiers métalliques de l’armoire électrique. Ces canaux peuvent être des espaces, des joints ou d’autres composants isolants entre les boîtiers métalliques. Quand aux ondes électromagnétiques. (TEV) est généré simultanément sur le boîtier métallique de l’armoire électrique, qui peut être mesuré par un capteur placé sur le boîtier métallique.

Le principe de la détection des ondes de sol transitoires est illustré à la figure 2.2.

Image 2.2 Schéma principal de détection des ondes de sol transitoires (TEV)

2.2 Principe de mesure de la température

I. Principe d’extraction de puissance par induction de champ électrique à haute tension

Figure 2.3 Diagramme schématique du principe d’extraction d’énergie spatiale du champ électrique

Ce capteur est alimenté par induction de champ électrique haute tension. Cette méthode d’extraction de puissance diffère de la méthode d’extraction de puissance du CT à détection de courant. Les TC à détection de courant nécessitent du courant dans la ligne d’extraction d’énergie ; s’il n’y a pas de courant ou si le courant est trop faible, l’énergie ne peut pas être extraite et l’équipement ne peut pas fonctionner. L’extraction de puissance par induction de champ électrique à haute tension ne nécessite pas de courant ; seule une haute tension est nécessaire. Son principe de fonctionnement est illustré à la figure 2.3.

II. Principe d’extraction de puissance d’induction actuelle

Le dispositif de récupération d’énergie à induction de courant se compose de deux parties : un transformateur de récupération d’énergie et un module de puissance de récupération d’énergie. Son principe de fonctionnement est illustré à la figure 2.4.

Figure 2.4 Diagramme schématique du principe actuel d’extraction de puissance par induction

Ce dispositif obtient l’énergie électrique de la ligne de transmission via un transformateur de récupération d’énergie, puis l’entre dans le module d’alimentation de récupération d’énergie. Le module de puissance de récupération d’énergie redresse et filtre l’énergie et obtient une sortie isolée et régulée. Le module d’alimentation à récupération d’énergie contient un circuit de régulation et de protection de l’extraction d’énergie, qui peut ajuster et limiter l’entrée d’énergie électrique dans le module en temps réel, absorber des courants instantanés importants et garantir que le module peut toujours produire une tension stable lorsque le courant dans la ligne de transmission est instable.

2.3 Principe de mesure du courant de fuite

Le courant de blindage étant trop faible, sa surveillance est difficile, c’est pourquoi les transformateurs de courant de type ouvert ne peuvent pas être utilisés ; seuls des transformateurs de courant de type fermé peuvent être utilisés. De plus, une méthode de numérisation locale doit être adoptée, en ajoutant un circuit d’acquisition de données composé d’un microcontrôleur, d’un convertisseur AD et d’autres circuits électroniques au transformateur de courant pour acquérir le signal de courant faible, le traiter à l’aide d’un algorithme FFT, puis le transmettre via un bus de données.

3 composants matériels

3.1 Dispositif d’acquisition de décharges partielles

I. Fonctions de base du dispositif d’acquisition de décharge partielle

  1. Il a pour fonction de sauvegarder et d’exporter les données de détection.
  2. Il dispose d’une fonction d’auto-test et de la possibilité de télécharger le signal d’auto-test vers le terminal de surveillance.
  3. L’interface de téléchargement avec la passerelle intelligente prend en charge le sans fil ou RS485. Interface, prend en charge Modbus. Le protocole de communication peut télécharger des signaux d’alarme tels que des données de surveillance, des anomalies de décharge partielle et des diagrammes de spectre vers l’unité terminale de surveillance conformément aux protocoles standard.
  4. La conception du corps entièrement en aluminium améliore efficacement les performances de dissipation thermique.
  5. Le bornier d’alimentation CC en option peut être connecté à un fil flexible multibrins de 1 mm².
  6. Le produit fonctionne de manière stable et a une durée de vie d’au moins 10 ans dans des conditions normales.
  7. montage sur rail et montage mural, pour s’adapter à différents environnements d’application.

II. Paramètres techniques du dispositif d’acquisition de décharge partielle

1) Tension d’alimentation : AC/DC 85-265 V, 50 Hz/60 Hz ou DC 24 ～ 48 V ± 20 %, puissance < 9 W.

2) Environnement de travail : Température : -40 ℃ ~85 ℃ ; Humidité : ≤99 %.

  • Indice de protection : IP65.
  • Méthode de communication du capteur: LoRa sans fil Acquérir des informations radio/ultrasons au sol transitoires;
  • Interfaces de communication : comprend RS485, Ethernet et USB. Interfaces de communication, etc.
  • Dimensions extérieures : 153 mm × 147 mm × 42 mm

Capteur intelligent 2 en 1

I. Aperçu

Les capteurs de décharge partielle sont classés en capteurs à ultrasons, capteurs de tension de terre transitoire et capteurs combinés à ultrasons/tension de terre transitoire, configurés en fonction des besoins techniques réels.

  1. Utilisation de TEV et AE Le principe de détection implique l’acquisition et le traitement en temps réel des signaux transitoires de décharge partielle de l’onde de sol et des signaux ultrasoniques.
  2. Méthode de communication : LoRa sans fil.
  3. Le niveau de protection atteint IP65.
  4. Le capteur utilise une fixation magnétique, lui permettant d’être monté et fixé sur diverses armoires. La surface du capteur adhère entièrement à la surface de l’enceinte mesurée. Le capteur est doté de dents antidérapantes pour éviter tout déplacement après l’installation. Le capteur doit être de petite taille pour minimiser l’espace occupé dans l’armoire après l’installation.
  5. Le produit fonctionne de manière stable et a une durée de vie d’au moins 10 ans dans des conditions normales.

Capteur bimode sans fil à ultrasons/tension de terre transitoire

II. Paramètres techniques de l’onde électrique au sol/capteur électromagnétique ultrasonique

  1.  Résistance à la température et à l’humidité : 40 ℃ ± 2 ℃ et 90 % RH ± 3 % RH, 24 h ; Température ambiante de fonctionnement : -40 ℃ ~ 85 ℃ ; Humidité : ≤99 %.
  2. Bande passante de fréquence : onde de sol 3 MHz-100 MHz ; ultrasons 20 kHz-500 kHz.
  3. Alimentation : 3,7 V, batterie intégrée ;
  4. Sensibilité : ≥ 40 dB.
  5. Erreur de linéarité : ≤ 20 %.
  6. Plage de mesure : 0 ~ 60 dB.
  7. Résolution : 0,1 dB.

3.2 Capteur de température passif sans fil

I. Capteur de température alimenté par détection de tension

Ce capteur de température utilise le principe de l’induction de tension pour obtenir de l’énergie. Il est intégré au bouchon isolant de l’accessoire de l’unité principale en anneau et est en contact direct et étroit avec le point de chauffage, de sorte qu’il peut refléter avec précision la température du point de chauffage.

Paramètres du capteur de température
Plage de mesure de la température -30 ℃ ~ 135 ℃
Précision de la mesure de la température ± (Lecture standard × 1 % + 1 ℃)
Résolution 0．1℃
Taille du capteur Intégré dans un bouchon isolant
Alimentation Puissance inductive, aucune pile requise, CT
Cycle de mesure Temps de mise sous tension initial inférieur à 20 minutes, cycle de mesure inférieur à 3 minutes
Norme RF 2,4 GHz
Distance de transmission : 100M（environnement ouvert）
Impulsion haute tension 15kV ± 10 fois
Tension de tenue 15kV/3min, normal
Décharge partielle 15kV, moins de 10pc

II. Capteur de température pour la production d’électricité dans un scanner logiciel

Paramètres du capteur de température d’alimentation pour soft CT
Plage de mesure de la température -20 ℃ ~ 125 ℃
Précision de la mesure de la température ± (lecture standard × 1 % + 1 ℃)
Résolution 0,1 ℃
Méthode d’alimentation L’énergie provient de la détection du courant, éliminant ainsi le besoin de piles.
Courant de fonctionnement minimum 3A
Normes de radiofréquence 2,4 GHz

3.3 Capteur de courant numérique

  • Plage de mesure du capteur de courant numérique DCT-100 : 1 mA ~ 2 000 mA.
  • Précision : ± (1 % valeur standard + 0,1 mA).

4 photos d’équipement

4.1 Transformateur éolien

Connecteur en forme de T, fil de terre, capteur de courant capteur de courant numérique

Équipement interne du transformateur d’énergie éolienne

4.2 Unité principale en anneau

Unité principale Ring – avant et après l’installation des bouchons isolants de détection de température

Unité principale Ring – après avoir installé le bouchon isolant de détection de température et le couvercle arrière

4.3 armoire électrique

Produits connexes :

Demander un devis
← Précédent: Dispositif de protection contre les impulsions électromagnétiquesSuivant: DT801 Dispositif de surveillance en ligne pour parafoudres à oxyde de zinc dans les sous-stations →