Analyse succincte des disjoncteurs numériques intégrés primaires et secondaires montés sur poteau et de leurs applications techniques
Avec le développement et la modernisation continus des technologies de commutation intégrées primaires et secondaires, les disjoncteurs BT domestiques montés sur poteau ont également ouvert la voie à un large éventail d'applications techniques. Cet article présente les solutions techniques des disjoncteurs numériques montés sur poteau classiques, notamment les spécifications techniques des équipements, la composition structurelle, les exigences techniques des modules numériques, etc. Il analyse la fiabilité des équipements et les applications techniques, et met en évidence les avantages des disjoncteurs numériques montés sur poteau par rapport aux disjoncteurs électromagnétiques ou électroniques traditionnels. Il joue un rôle de guide dans l'application technique des disjoncteurs numériques montés sur poteau.
Introduction
Dans le contexte de la promotion du pic d'émissions de carbone et de la neutralité carbone du pays, la construction d'un nouveau système électrique axé sur les nouvelles énergies est devenue une tendance de développement majeure, et le réseau électrique numérique deviendra un nouveau mode de transport de nouveaux systèmes électriques. La construction de réseaux électriques numériques est actuellement entrée dans une période de développement rapide, et la construction de réseaux de distribution numériques en est également devenue un élément important. Appareillages de commutation importants pour les lignes aériennes des réseaux de distribution nationaux, les interrupteurs sur poteau sont des équipements d'automatisation de la distribution par lignes aériennes, et les interrupteurs sur poteau numériques sont également devenus des équipements clés des réseaux de distribution numériques. Cet article présente la solution technique des interrupteurs numériques sur poteau, aborde leur configuration technique, leur composition structurelle et les exigences techniques de l'ADMU, effectue une analyse de la fiabilité des équipements et une analyse des applications techniques, et résume les caractéristiques des applications techniques des interrupteurs numériques sur poteau.
1 Solution technique d'interrupteurs numériques montés sur poteau
1.1 Itinéraire technique
Comparés aux commutateurs électromagnétiques ou électroniques traditionnels, les commutateurs numériques réalisent principalement la numérisation locale des grandeurs analogiques, puis les transmettent au terminal sous forme numérique pour le traitement du signal. Actuellement, deux principales méthodes techniques permettent de réaliser la numérisation locale des grandeurs analogiques. La première consiste à utiliser une bobine de Rogowski pour convertir le courant primaire en un faible signal secondaire, puis le convertir en grandeur numérique via un intégrateur. Le capteur de tension convertit le faible signal secondaire en grandeur numérique via un convertisseur analogique-numérique (NA). La seconde consiste à introduire le faible signal analogique secondaire du capteur électronique de tension et de courant traditionnel, situé sur le corps du commutateur, dans le module ADMU situé à proximité, à effectuer la conversion analogique-numérique du signal via l'ADMU, puis à transmettre le signal numérique au terminal via les câbles de connexion primaire et secondaire. Ce dernier assure l'alimentation de l'ADMU via ces câbles. Actuellement, la technologie de la bobine Rogowski de la première solution n'étant pas suffisamment mature pour les commutateurs de réseau de distribution, l'encombrement des équipements et la précision de détection relativement faible, elle ne peut être étendue aux disjoncteurs montés sur poteau. Par conséquent, le commutateur numérique monté sur poteau adopte principalement la deuxième solution technique.
1.2 Composition structurelle
Actuellement, le principal interrupteur numérique sur poteau en Chine est un disjoncteur numérique à ressort. Il adopte un mécanisme de commande à ressort, une structure de pôle triphasée discrète à étanchéité solide et un capteur externe de tension et de courant ou un pôle à étanchéité solide à fusion profonde pour la détection des signaux analogiques de faible intensité. Le module numérique (ADMU) est intégré au boîtier de commutation, soit par un circuit intégré, soit par un circuit externe, pour la numérisation locale des signaux analogiques de faible intensité. La transmission des signaux entre les dispositifs primaire et secondaire s'effectue ensuite via un câble blindé à paire torsadée, via la méthode de communication 485. Par conséquent, l'interrupteur numérique sur poteau se compose principalement d'un corps d'interrupteur avec module numérique (ADMU) intégré, d'une unité de connexion numérique et d'un câble de connexion primaire et secondaire.
1.3 Exigences techniques clés pour la numérisation
Le commutateur monté sur poteau permet la numérisation sur site des grandeurs analogiques grâce à l'intégration de l'ADMU. Cependant, l'ADMU étant un dispositif électronique actif, sa durée de vie est difficilement comparable à celle du corps du commutateur. Par conséquent, la carte mère du module ADMU doit être remplaçable à chaud et en ligne. Par conséquent, la conception structurelle remplaçable à chaud, la protection des interfaces d'entrée et de sortie et la protection anti-interférence de la transmission des signaux numériques du module ADMU sont devenues des exigences techniques clés pour une application fiable du module ADMU.
(1) Conception structurelle échangeable à chaud : le module ADMU doit comprendre une coque et une carte mère. La coque est connectée au boîtier de commutation pour réaliser la conversion d'interface entre le signal analogique du capteur interne du commutateur et la carte mère externe. La carte mère et la coque disposent d'une fonction d'enfichage et de débranchement en ligne. La carte se verrouille automatiquement après insertion dans la coque et peut être retirée et déconnectée à l'aide de la molette, ce qui permet l'enfichage en ligne et le remplacement de la carte du module en cas de panne.
(2) Conception de la protection de l'interface : Le module ADMU comporte deux interfaces : l'une est l'interface de connexion entre la coque et le boîtier, qui doit respecter la norme de protection IP65 pour empêcher la vapeur d'eau de pénétrer dans le boîtier de commutation, provoquant ainsi la rouille du mécanisme interne et un court-circuit de l'interface ; l'autre est l'interface électrique entre la coque et la carte mère, qui doit respecter au moins la norme de protection IP55. En extérieur, il convient de s'assurer que la vapeur d'eau ne pénètre pas dans l'interface afin d'éviter l'oxydation ou le court-circuit des broches de l'interface.
(3) Conception anti-interférence pour la transmission du signal numérique : une fois la numérisation locale de la quantité analogique effectuée par le module ADMU, celui-ci la transmet au terminal via un signal numérique 485. La transmission du signal numérique est facilement affectée par l'environnement électromagnétique. Par conséquent, un câble blindé à paire torsadée est nécessaire pour la transmission du signal numérique de la carte mère au terminal. La couche de blindage du câble est mise à la terre en un seul point afin de protéger efficacement contre les interférences électromagnétiques externes ; parallèlement, il est nécessaire de sélectionner judicieusement la puce de communication 485 pour garantir la stabilité de la transmission et de la réception du signal.
2 Analyse de fiabilité des interrupteurs de pôles numériques
Comparés aux interrupteurs de pôle électromagnétiques ou électroniques traditionnels, les interrupteurs de pôle numériques se distinguent principalement par l'intégration d'un module ADMU externe, et par la transmission numérique des signaux de télésignalisation et de télémétrie par les dispositifs primaire et secondaire. Les interrupteurs de pôle électromagnétiques ou électroniques traditionnels sont des dispositifs passifs largement utilisés sur le marché, offrant une grande fiabilité d'application. L'introduction de modules ADMU actifs dans l'interrupteur numérique monté sur poteau présente des risques pour sa fiabilité d'application. Les principaux facteurs d'influence sont :
(1) Le boîtier de commutation ajoute des trous d'installation de module ADMU et augmente la structure d'étanchéité du boîtier ;
(2) Le circuit secondaire du capteur ajoute des interfaces de connexion, ce qui augmente le risque d'erreurs de câblage secondaire ;
(3) Le module ADMU nécessite une conception remplaçable à chaud en ligne, ce qui augmente les exigences de protection de l'interface externe et de fiabilité de la connexion ;
(4) Le module ADMU est un dispositif actif dont la durée de vie est inférieure à celle des dispositifs passifs traditionnels montés sur poteau. Il est nécessaire d'améliorer la fiabilité des composants du module et de combiner le remplacement en ligne des modules pour prolonger la durée de vie du commutateur ;
(5) Le module ADMU transmet des signaux numériques via 485 signaux, ce qui augmente la conception anti-interférence de la transmission de signaux numériques.
En résumé, pour améliorer la fiabilité de l'application des commutateurs numériques montés sur poteau, il est nécessaire de se concentrer sur la garantie de la sélection optimale des composants du module ADMU, l'amélioration de la stabilité de l'application et de la durée de vie du module, et deuxièmement, la garantie de l'étanchéité et de la fiabilité de la connexion de chaque interface de module grâce à une conception d'optimisation structurelle.
3 Analyse d'application technique basée sur des commutateurs numériques montés sur poteau
L'application technique des commutateurs numériques montés sur poteau apporte certains avantages d'application, tels que :
(1) La précision de détection de télémétrie de tension et de courant est plus élevée, ce qui peut généralement atteindre la précision de détection de l'équipement complet de 0,5 niveau, ce qui est meilleur que la précision de 1 niveau des commutateurs montés sur poteau traditionnels ;
(2) Sur la base d'une détection de télémétrie de haute précision, une identification et une isolation plus précises des défauts de ligne peuvent être obtenues et la stabilité de l'alimentation électrique de la ligne peut être améliorée ;
(3) Les câbles de télémétrie entre les équipements primaires et secondaires sont réduits et un seul câble de commande à distance à 10 conducteurs est conservé pour répondre à la transmission de trois signaux à distance de l'équipement complet ;
(4) Sans augmenter le nombre de prises de commutation, il est possible d'étendre la télémétrie et la télésignalisation des commutateurs. Les tensions triphasées, les tensions homopolaires, les courants de mesure et de protection triphasés, ainsi que les courants de mesure et de protection homopolaires côté alimentation et côté charge peuvent être collectés en temps réel. Il permet également la collecte de signaux de signalisation à distance pour les positions ouverte et fermée, les positions d'énergie non stockée, les basses pressions, etc., et, à l'avenir, la transmission de signaux de signalisation à distance, tels que la surveillance de la température des commutateurs et la surveillance des décharges partielles, pourra être étendue. Son application est flexible et s'adapte à davantage de modes d'application de protection.
(5) Dans le processus de transmission de petits signaux, la transmission analogique est facilement perturbée par les facteurs environnementaux du circuit de transmission, tandis que la transmission numérique évite largement l'interférence des facteurs environnementaux et n'est pas affectée par la charge du circuit de transmission, ce qui présente des avantages évidents de transmission de signal sans perte.
Les interrupteurs de pôles numériques sont des produits innovants qui, au cours des deux dernières années, sont passés des interrupteurs de pôles primaires et secondaires aux interrupteurs numériques. Grâce à leur application technique à grande échelle, la surveillance de la puissance des lignes de distribution électrique est plus précise, l'identification et l'isolation des défauts de ligne sont plus précises, et la surveillance de l'état des équipements de commutation est plus complète.
4 Conclusion
Cet article analyse brièvement les solutions techniques actuelles en matière d'interrupteurs de pôles numériques, en se concentrant sur l'analyse des principales exigences techniques numériques, et examine les facteurs affectant la fiabilité de leur application. Il analyse également les avantages de l'ingénierie des interrupteurs de pôles numériques, qui joue un rôle déterminant dans la conception et l'application technique des interrupteurs de pôles numériques.
