Avec l'émergence et le développement du concept de réseaux intelligents, tous les aspects des systèmes électriques sont confrontés à la nécessité d'une modernisation intelligente. En tant que composant clé du réseau, la transformation intelligente des transformateurs revêt une grande importance pour garantir un fonctionnement sûr, stable et efficace de celui-ci. Auparavant, les transformateurs traditionnels
transformateurs Leur fonctionnement nécessitait souvent des inspections et une maintenance manuelles régulières, et il était difficile d'obtenir des informations en temps réel sur l'état des équipements ou d'émettre des alertes avant l'apparition de pannes. Cependant, dans le contexte des réseaux intelligents, la modernisation intelligente des transformateurs offre une solution efficace à ces problèmes.
L'installation de divers capteurs intelligents sur les transformateurs est essentielle à leur fonctionnement intelligent. Par exemple, les capteurs de température surveillent en temps réel les variations de température des composants clés tels que les enroulements et l'huile. Les capteurs de pression détectent la pression interne du réservoir d'huile, un paramètre crucial pour identifier les pressions anormales dues à des défauts internes comme les courts-circuits et les décharges. De plus, les capteurs de vibrations analysent les vibrations du transformateur afin d'identifier d'éventuels problèmes tels que le desserrage du noyau et la déformation des enroulements. Ces capteurs convertissent les grandeurs physiques mesurées en signaux électriques, fournissant ainsi les données brutes pour les analyses ultérieures.
Les modules de communication permettent aux transformateurs d'échanger des informations avec l'extérieur. Grâce à des technologies de communication filaires ou sans fil (telles que la fibre optique, ZigBee, la 4G/5G, etc.), les transformateurs peuvent transmettre les données collectées par les capteurs intelligents au centre de surveillance du réseau. Parallèlement, ils peuvent également recevoir des instructions de contrôle de ce centre pour assurer la surveillance et la gestion à distance. Par exemple, si le centre de surveillance reçoit une alarme indiquant une température d'huile trop élevée, il peut ajuster à distance les paramètres de fonctionnement du transformateur, notamment en réduisant la charge, afin de garantir le bon fonctionnement de l'équipement.
Grâce à des capteurs intelligents et des modules de communication, les transformateurs sont capables de s'auto-surveiller. Ils peuvent ainsi contrôler en temps réel leur état de fonctionnement, notamment leurs paramètres électriques (tension, courant, facteur de puissance, etc.) et non électriques (température, pression, vibrations, etc.). Dès que les données surveillées dépassent les valeurs normales, le transformateur envoie automatiquement une alerte au personnel d'exploitation et de maintenance afin qu'il puisse intervenir et résoudre le problème. Par exemple, si la température des enroulements dépasse le seuil d'alerte, le système de surveillance du transformateur envoie un signal d'alarme au centre de contrôle, accompagné de données de température et de localisation précises, permettant ainsi au personnel d'exploitation et de maintenance de localiser rapidement la panne.
Grâce à un grand volume de données de surveillance et à des algorithmes d'analyse de données avancés, le système intelligent des transformateurs assure le diagnostic des pannes. En apprenant et en analysant les données historiques et en établissant des modèles de pannes, il peut déterminer le type et l'emplacement des pannes potentielles lorsque les données de surveillance en temps réel correspondent à ces modèles. Par exemple, en utilisant l'analyse des gaz dissous (AGD) dans l'huile, combinée aux données des capteurs intelligents, si les concentrations de gaz caractéristiques tels que l'hydrogène et l'acétylène augmentent anormalement, le système peut diagnostiquer la présence de décharges partielles ou de surchauffes à l'intérieur du transformateur.
transformateur et analyser plus en détail la gravité des défauts afin d'établir une base pour la formulation de plans de maintenance.
Grâce à l'analyse de données massives et aux algorithmes d'intelligence artificielle, les transformateurs peuvent anticiper les variations de charge. En analysant en détail les données de charge passées (courbes de charge journalières et hebdomadaires, variations saisonnières, etc.) et les facteurs externes associés (météo, type de jour, activité économique, etc.), un modèle de prévision de la charge est établi. Les résultats de ces prévisions permettent au service de gestion du réseau d'ajuster sa stratégie d'exploitation en amont, d'allouer les ressources énergétiques de manière optimale, d'éviter la surcharge des transformateurs et d'améliorer l'efficacité économique et la fiabilité du réseau. Par exemple, avant le pic de consommation estival, si l'on prévoit une forte augmentation de la charge des transformateurs dans une zone donnée, le service de gestion du réseau peut, à partir des données historiques et des prévisions météorologiques, mobiliser d'autres sources d'énergie pour assurer un soutien ou transférer une partie de la charge afin de garantir le fonctionnement des transformateurs dans des limites de sécurité.
- Surveillance en temps réel et fonctionnement à distance
L'intelligence embarquée des transformateurs permet au personnel d'exploitation et de maintenance du réseau de surveiller leur état de fonctionnement en temps réel. Où qu'ils se trouvent, connectés au centre de surveillance via le réseau, ils peuvent consulter à tout moment les différents paramètres et conditions de fonctionnement des équipements. De plus, ils peuvent, si nécessaire, commander les transformateurs à distance, notamment en ajustant les prises et en changeant les modes de fonctionnement, ce qui améliore considérablement la facilité et la flexibilité de la gestion. - Analyse des données et aide à la décision
L'abondance des données de surveillance des transformateurs constitue une ressource précieuse pour la gestion du réseau électrique. L'analyse approfondie de ces données permet d'identifier les mécanismes de fonctionnement des équipements et les problèmes potentiels, fournissant ainsi un appui solide à l'élaboration de stratégies d'exploitation et de maintenance rationnelles et efficaces, de plans de renouvellement des équipements et d'une planification optimale du réseau. Par exemple, en fonction des prévisions de vieillissement et de taux de défaillance des transformateurs, il est possible d'optimiser la fréquence et le contenu des opérations de maintenance afin d'éviter les interventions excessives ou insuffisantes et d'améliorer le taux d'utilisation des équipements et l'efficacité du réseau.
- Avertissement de panne et intervention rapide
Les fonctions d'autosurveillance et de diagnostic des pannes des transformateurs permettent de détecter les défauts potentiels en amont et d'émettre des alertes en temps opportun. Ceci donne au personnel d'exploitation et de maintenance le temps nécessaire pour prendre les mesures appropriées, telles que la planification des interventions de maintenance en cas de coupure de courant et le déploiement d'équipements de secours, afin d'éviter l'aggravation des pannes. On réduit ainsi efficacement la fréquence des coupures de courant et on améliore la fiabilité de l'alimentation électrique du réseau. Par exemple, avant qu'une panne grave ne survienne dans un transformateur, le système de diagnostic peut détecter et remplacer les composants défectueux à temps, évitant ainsi les coupures de courant de grande ampleur dues à des défaillances de transformateurs et garantissant la continuité de l'alimentation électrique des utilisateurs. - Configuration de redondance et commutation intelligente
Dans les réseaux intelligents, plusieurs transformateurs peuvent fonctionner de manière collaborative et intelligente. En cas de panne ou de surcharge d'un transformateur, les autres transformateurs en fonctionnement normal ajustent automatiquement la répartition de la charge selon les instructions du système, assurant ainsi la redondance et la commutation intelligente. Ce mode de fonctionnement intelligent améliore considérablement la tolérance aux pannes du réseau face aux défaillances d'équipements et renforce sa fiabilité.
- Prévision de la charge et allocation des ressources
La fonction de prévision de la charge des transformateurs constitue un élément essentiel de l'optimisation de la répartition de l'énergie sur le réseau. En prévoyant avec précision les variations de charge des transformateurs dans différentes régions, le service de gestion du réseau peut planifier à l'avance la répartition des ressources énergétiques, répartir judicieusement la production d'électricité entre les différents centres de consommation et éviter le gaspillage et les allocations inappropriées. Par exemple, en fonction des prévisions de charge pour différentes périodes et régions, les plans de production des différentes sources d'énergie (thermique, hydraulique et éolienne) peuvent être adaptés afin d'équilibrer la production et la consommation et d'améliorer l'efficacité énergétique. - Intégration et coordination de l'énergie distribuée
Avec le développement des énergies distribuées (comme l'énergie solaire et éolienne) dans les réseaux intelligents, les transformateurs doivent offrir une meilleure compatibilité et une coordination accrue. Les transformateurs intelligents peuvent surveiller en temps réel l'intégration des énergies distribuées et effectuer des ajustements intelligents en fonction de leur production et des besoins du réseau. Par exemple, en cas de surproduction d'énergie distribuée, le transformateur peut stocker ou acheminer le surplus d'énergie vers les zones qui en ont besoin ; en cas d'insuffisance de production, il peut puiser de l'énergie sur le réseau pour assurer la stabilité de ce dernier, favoriser l'utilisation efficace des énergies distribuées et optimiser la structure énergétique.
Dans le cadre de ce projet, les transformateurs de plusieurs sous-stations situées au cœur de la ville ont été modernisés et transformés de manière intelligente. Chaque transformateur a été équipé de capteurs intelligents de haute précision mesurant la température, la pression, les vibrations, etc., et intégré à des modules de communication 5G. Grâce à la mise en place d'une plateforme de surveillance du réseau unifiée, une surveillance centralisée et en temps réel de tous les transformateurs a été assurée. En cours d'exploitation, le système d'autosurveillance des transformateurs a détecté à plusieurs reprises et en temps opportun des risques de défaillance potentiels, tels que des hausses anormales de la température de l'huile dues à une mauvaise dissipation thermique et de légères déformations des enroulements causées par des vibrations externes liées au chantier. La fonction de diagnostic des pannes a permis de déterminer avec précision le type et l'emplacement des défauts, et le personnel de maintenance a été dépêché pour résoudre les problèmes rapidement, évitant ainsi leur survenue et garantissant efficacement la fiabilité de l'alimentation électrique au cœur de la ville. Parallèlement, grâce à la fonction de prévision de la charge et à la prise en compte de facteurs tels que les profils de consommation électrique de la ville et les projets d'envergure, les modes de fonctionnement et la répartition de la charge des transformateurs ont été optimisés, améliorant ainsi l'efficacité énergétique et réduisant les pertes sur le réseau.
Dans ce parc industriel, un système de micro-réseau intelligent, alimenté principalement par l'énergie solaire et éolienne, a été mis en place. Les transformateurs qui le composent sont de conception intelligente et connectés au système de gestion de l'énergie du micro-réseau grâce à des capteurs intelligents. Ces capteurs surveillent en temps réel la production d'énergie distribuée, la consommation électrique des entreprises du parc et leur propre état de fonctionnement. Lorsque la production d'énergie solaire est suffisante et que la demande du parc est faible, les transformateurs stockent le surplus d'énergie dans des dispositifs de stockage. En cas d'arrêt de la production d'énergie solaire la nuit, lorsque la demande du parc est élevée, les transformateurs puisent de l'énergie dans les dispositifs de stockage ou sur le réseau électrique extérieur pour compléter leur alimentation. Lors d'un événement météorologique extrême ayant provoqué une panne du réseau électrique externe, les transformateurs, grâce à leurs fonctions de commutation intelligentes, ont rapidement adapté leurs modes de fonctionnement, isolé et protégé l'énergie distribuée et les charges importantes du parc, et utilisé l'énergie électrique stockée dans les dispositifs de stockage d'énergie pour maintenir le fonctionnement de certains équipements de production clés, garantissant ainsi les besoins de production de base des entreprises du parc et démontrant le rôle important de l'intelligence des transformateurs dans l'amélioration de la fiabilité des micro-réseaux et la gestion des situations d'urgence.
En conclusion, la modernisation intelligente des transformateurs joue un rôle essentiel et irremplaçable dans la construction des réseaux intelligents. Grâce à des fonctions intelligentes telles que l'autosurveillance, le diagnostic des pannes et la prévision de la charge, elle a considérablement amélioré la gestion du réseau, sa fiabilité et sa capacité d'optimisation de la répartition de l'énergie. Avec le développement continu des technologies de réseaux intelligents, les applications intelligentes des transformateurs continueront de s'améliorer et de s'étendre, jetant ainsi les bases d'un système électrique plus intelligent, plus efficace et plus fiable.
