Résumé : L'appareillage haute tension est un équipement électrique essentiel des postes de transformation. Il assure la double fonction de mise sous tension et de coupure des lignes électriques et garantit la sécurité du réseau. Fonctionnant en continu dans un environnement de haute tension, de courant intense et de champ magnétique puissant, l'appareillage haute tension est sujet à l'oxydation et à l'augmentation de la résistance de contact, ce qui peut entraîner une surchauffe des contacts. Si ce phénomène n'est pas détecté et traité rapidement, il peut provoquer des accidents graves tels que des incendies ou des coupures de courant. Par conséquent, la surveillance en temps réel de la température dans les armoires électriques haute tension est devenue une problématique urgente pour les réseaux électriques. Cet article propose une solution pratique.système de mesure de température sans filCe système, destiné aux armoires électriques haute tension, repose sur un microcontrôleur monopuce. Il se caractérise par sa simplicité, la mesure de la température et une grande précision.
Mots-clés : appareillage 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 d'activité ne cesse d'augmenter. Par conséquent, le fonctionnement sûr et fiable des équipements électriques est essentiel à la sécurité du réseau électrique. Les appareillages haute tension constituent un élément important des postes de transformation. La plupart de ces appareillages, de conception fermée, présentent une dissipation thermique insuffisante. Lors d'un fonctionnement prolongé, les contacts internes sont sujets à la surchauffe, ce qui entraîne le vieillissement des composants et peut provoquer des incendies. Le phénomène de surchauffe interne des armoires électriques haute tension fermées est donc devenu un problème courant.
1. Méthode de détection de la température des contacts internes des appareillages de commutation haute tension
Actuellement, les conditions de chauffage des contacts à l'intérieur des appareillages haute tension sont surveillées, et les variations de température peuvent être mesurées en temps réel afin d'intervenir rapidement avant qu'elles n'atteignent des températures dangereuses et d'éviter ainsi les accidents. Les méthodes de détection couramment utilisées comprennent principalement l'inspection T, la mesure de température par puce de couleur, la mesure de température par fibre optique et la mesure de température infrarouge. L'inspection manuelle repose principalement sur le thermomètre infrarouge portatif de l'opérateur pour mesurer la température à l'intérieur de l'armoire haute tension. Cependant, en raison de la structure fermée de l'armoire et de l'obstruction des circuits ou des composants qu'elle contient, la mesure de la température interne est difficile. Par conséquent, le thermomètre infrarouge ne peut pas mesurer la température interne de l'armoire avec précision. La méthode de mesure de température par puce de couleur est basée sur les différentes couleurs de la puce pour déterminer la température interne de l'armoire. Cette méthode ne reflète pas la température interne de l'armoire avec précision. La mesure de température par fibre optique utilise la fibre optique comme capteur et module l'intensité lumineuse qui la traverse en fonction des variations de température pour déterminer la température. Cette méthode nécessite un équipement plus sophistiqué, tel qu'une source lumineuse et des circuits d'émission et de réception. La méthode de mesure de température par infrarouge (IN) détermine la température de la cible en détectant les variations du rayonnement infrarouge. Cette méthode présente une faible précision. C'est pourquoi cet article propose un système de mesure de température sans fil pour les armoires électriques haute tension, basé sur un microcontrôleur. Ce système se caractérise par une mesure précise et une installation aisée.
1. Conception globale du système
2.1 Exigences de conception du système
Les appareillages de commutation haute tension constituent un équipement essentiel du réseau électrique. Fonctionnant en continu dans un environnement fortement perturbé par les interférences électromagnétiques, ils exigent une fiabilité et une stabilité élevées. Par conséquent, pour les environnements d'exploitation spécifiques des appareillages de commutation haute tension, le système de surveillance doit répondre aux exigences suivantes : (1) fonctionner de manière stable et prolongée sans remplacement fréquent des batteries ; (2) s'adapter à un environnement complexe perturbé par les interférences électromagnétiques ; (3) être compact et facile à déployer au niveau des contacts ; (4) garantir une haute fiabilité du système.
2.2 Plan de conception global du système
Le système de mesure de température sans fil pour armoires électriques haute tension décrit dans cet article comprend principalement trois éléments : un module de mesure de température sans fil, un collecteur de température et un serveur. Le module de mesure est installé au niveau des contacts de l'armoire pour détecter leur température. Le signal de température détecté est transmis sans fil au collecteur. Ce dernier, connecté au serveur par un réseau câblé, transmet en temps réel la température des contacts de l'armoire. Le serveur assure la commutation haute tension et permet d'afficher, d'enregistrer, de gérer les alarmes et de consulter l'historique des données de température de l'armoire, garantissant ainsi la détection et l'alerte précoce des risques d'électrocution.
Figure 1 Architecture d'un système de mesure de température sans fil pour armoire électrique haute tension
Le module d'acquisition de température de l'ordinateur inférieur se compose principalement d'un module de commande à microprocesseur 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 du système de surveillance en ligne de la température Acrel
3.1 Vue d'ensemble
Le dispositif de mesure de température en ligne par contact électrique 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 de prévenir l'oxydation due à l'oxydation en cours de fonctionnement, au desserrage, à la poussière et à d'autres facteurs provoquant une résistance de contact excessive et un échauffement, sources de risques pour la sécurité. Ce dispositif améliore la sécurité des équipements, reflète en temps réel, en continu et avec précision leur état de fonctionnement et contribue à réduire les risques 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. Sa conception respecte les normes internationales Modbus-RTU et Modbus-TCP, entre autres protocoles de transmission, garantissant ainsi une sécurité, une fiabilité et une ouverture optimales. Le système offre des fonctions de signalisation à distance, de télémétrie, de contrôle à distance, de réglage et de paramétrage à distance, d'alarme d'événement, d'affichage de courbes et de graphiques à barres, de génération de rapports et de gestion des utilisateurs. Il permet de surveiller l'état de fonctionnement des équipements du système de mesure de température sans fil, d'assurer une réponse rapide 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 énergétiques omniprésent, les aciéries, les usines chimiques, les cimenteries, 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 en ligne de la température
3.4 Fonctions du système
Le système de mesure de température Acrel-2000T est installé dans la salle de surveillance et permet de contrôler à distance la température de fonctionnement de tous les équipements de commutation du système. Ce système possède les principales fonctions 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 électrique et permet également de consulter les données à distance via une application web sur ordinateur ou mobile.
3.4.2 Courbe de température
Visualisez la courbe d'évolution de la température pour chaque point de mesure.
3.4.3 Exécuter le rapport
Interrogez et imprimez les données de température à chaque point de mesure.
3.4.4 Alarme en temps réel
Le système peut déclencher des alarmes en cas de température anormale à chaque point de mesure. Il est doté d'une fonction d'alarme vocale en temps réel, capable de signaler tout événement. Les modes d'alerte incluent les fenêtres contextuelles et les alarmes vocales. Il peut également envoyer des messages d'alerte par SMS ou via une application afin d'avertir rapidement le personnel de service.
3.5 Configuration matérielle du système
Le système de surveillance en ligne de la température est principalement composé de capteurs de température et d'unités d'acquisition/affichage de température au niveau de l'équipement, de passerelles informatiques de périphérie au niveau de la communication et d'hôtes du système de mesure de température au niveau du contrôle de la station afin de réaliser la surveillance en ligne de la température des principaux éléments électriques du système de transformation et de distribution d'énergie.
Références :
[1] Manuel de conception et d'application des microréseaux d'entreprise Acrel. Version 2022.05
Date de publication : 6 mai 2025