Utilisation des Moniteurs de Transformateurs de Distribution pour la Détection et la Localisation de Défauts Basée sur la Tension

LineWatch L, un produit de CO7 Technologies, est un capteur basse tension conçu pour surveiller le côté secondaire du réseau de distribution. Ces capteurs offrent une solution complète pour la surveillance sans fil des transformateurs de distribution sur poteau et sur socle, éliminant le besoin de transformateurs de courant ou de transformateurs de potentiel externes.

Les capacités intégrées d'enregistrement des perturbations de ces capteurs ont été mises en œuvre avec succès par Hydro-Québec (HQ) en combinaison avec leur algorithme propriétaire de détection et de localisation des défauts, VDFL (Voltage Drop Fault Location - US 8,269,503). Ce système innovant fournit une solution peu coûteuse et efficace pour la détection et la localisation des défauts, basée sur les creux de tension détectés du côté secondaire des transformateurs de distribution.

Ce livre blanc explorera l'argumentaire commercial pour l'utilisation des dispositifs LineWatch L de CO7 Technologies aux côtés de l'algorithme VDFL de HQ pour les applications de détection de défauts basée sur la tension.

LineWatch L – Moniteur de Puissance de Distribution

Le système LineWatch L surveille les transformateurs monophasés (tri-filaires) ou triphasés (tétra-filaires) connectés au réseau de distribution. Le système LineWatch L est illustré à la Figure 1 ci-dessus. Dans son mode de surveillance normal, le système enregistre la tension, le courant, la puissance active et réactive, l'énergie, les volt-heures et les ampère-heures une fois par minute. Les harmoniques de tension et de courant jusqu'au 13ème rang sont également calculées et enregistrées toutes les minutes.

Pour les installations isolées, ces données peuvent être récupérées manuellement via une connexion Wi-Fi au capteur – les données persistent sur le capteur pendant un mois. Cependant, l'utilité complète du capteur est réalisée lorsque le capteur communique via d'autres protocoles de communication qui lui permettent de faire partie d'un réseau de capteurs distribué. Plus précisément, les capteurs peuvent communiquer soit via leur radio maillée Cisco interne (une radio de type IEEE 802.15.4 communiquant sur un réseau IPv6, compatible avec l'infrastructure existante de radio maillée des compteurs intelligents), soit en utilisant d'autres plateformes de communication incluant les modems cellulaires, le WiMAX, les passerelles ou tout autre dispositif capable d'être intégré à un port Ethernet. Le capteur transmet les mesures instantanées en utilisant le format industriel standard DNP3 et rend les données de défaut disponibles via SFTP Secure FTP (soit poussées vers un serveur SFTP distant, soit téléchargeables via un serveur SFTP hébergé sur l'appareil).

Détection et Localisation des Défauts

Le capteur LineWatch L est le mécanisme de détection clé utilisé dans le système de maintenance intelligente des lignes électriques MILE¹ d'Hydro-Québec, qui a mis en œuvre la technique VDFL. Le système LineWatch L collecte les données de forme d'onde de défaut requises par l'analyse du système MILE et livre automatiquement les journaux de défaut via la plateforme de communication vers un serveur SFTP central. Les capteurs LineWatch sont préférés par Hydro-Québec car ils sont relativement peu coûteux et très précis, et ils peuvent être installés rapidement sur des transformateurs de distribution sous tension sans nécessiter l'accès à la propriété du client.

Le système LineWatch surveille la chute de la tension en dessous d'un niveau de seuil définissable par l'utilisateur. Un défaut peut être déclenché par une chute aussi courte qu'un demi-cycle électrique. Lorsqu'un défaut est détecté, le capteur capture 32 cycles de forme d'onde (4 avant le défaut et 28 après le défaut) de tension et de courant sur les trois phases à un taux d'échantillonnage de 4096 Hz. Ces événements de creux de tension, mesurés sur le secondaire du transformateur, sont indicatifs de défauts sur la ligne de distribution moyenne tension qui alimente le transformateur. En traitant les journaux de creux de forme d'onde de plusieurs capteurs, le défaut peut être détecté et localisé avec précision.

La triangulation de tension utilisée par la technique VDFL réduit considérablement la zone de patrouille en ciblant la dérivation latérale défectueuse. L'amplitude de la tension d'arc déduite par cette technique, combinée à d'autres informations (comme les conditions météorologiques pendant le défaut), est automatiquement traitée par le module d'identification de la cause du défaut de MILE pour déterminer l'origine du problème.

La précision, la zone de patrouille réduite et la cause du défaut donnent un avantage considérable à cette technique de localisation des défauts pour localiser les défauts non permanents et, par conséquent, pour éviter les pannes.

L'utilisation des capteurs LineWatch L comme partie intégrante d'un système de détection et de localisation des défauts d'arc est décrite dans une publication récente d'Hydro-Québec lors d'une conférence (voir M. Tremblay, "Determining the location and cause of faults in power distribution system with an arc voltage evaluation method" http://www.ieee-pes.org/presentations/gm2014/PESGM2014P-002549.pdf).¹ MILE - Maintenance Intelligente de Lignes Électriques.

Argumentaire Commercial

Les avantages du système LineWatch L peuvent être compris en examinant la performance démontrée du système dans le cadre du système MILE lors d'une installation pilote au Québec. Quatre capteurs ont été installés sur un feeder, qui connaît en moyenne 180 pannes annuellement. L'utilisation des capteurs, comme partie intégrante du système de localisation et de diagnostic des défauts MILE, a réduit la fréquence des pannes de 51 % ; l'indice SAIDI de 61 % et le nombre de pannes de cause inconnue de 92 %. Sur ce feeder seulement, il est estimé qu'1 million de dollars d'investissement inutile a été évité grâce à l'utilisation de MILE. Les détails de cette expérience ont été rapportés dans le document EPRI numéro 1021999 : « Fault-Location Application for Improving Distribution System Maintenance: Hydro-Quebec's Experiences ».

Conclusions

CO7 produit à la fois des capteurs Basse Tension et Moyenne Tension qui peuvent être utilisés comme parties intégrantes de systèmes de détection de défauts ou de surveillance de la qualité de l'alimentation. Ce résumé s'est concentré sur les aspects défauts et qualité de l'alimentation de ces capteurs, mais les spécifications complètes de ces capteurs sont disponibles en ligne à l'adresse https://www.co7tech.com/line-watch. CO7 se félicite de l'opportunité de discuter des capacités de ces capteurs plus en détail, ou d'examiner les options pour personnaliser ces capteurs ou les intégrer dans de nouvelles applications.

LineWatch