Les sous-stations électriques de génération précédente sont des sous-stations plus anciennes qui sont en service depuis une longue période, utilisant généralement une technologie et un équipement qui étaient à la fine pointe au moment de leur construction, mais qui peuvent maintenant être considérés comme obsolètes par rapport aux normes modernes. Il existe un nombre important de ce genre de sous-stations aux États-Unis et au Canada. Cela est dû au développement intensif du réseau électrique au cours du 20e siècle, en particulier pendant les périodes d'industrialisation rapide et d'expansion urbaine.
Malgré leur âge, les équipements de ces sous-stations sont souvent encore fonctionnels et ont une durée de vie opérationnelle restante significative. L'infrastructure est généralement robuste, mais elle peut manquer de caractéristiques modernes telles que la surveillance automatisée, les contrôles numériques et la collecte de données en temps réel. L'une des caractéristiques principales des sous-stations de génération précédente est l'absence de systèmes de détection et de surveillance sophistiqués. Contrairement aux sous-stations modernes, qui sont équipées de capteurs avancés et de technologies de communication permettant la collecte de données en temps réel, les sous-stations de génération précédente ne fournissent généralement pas d’informations détaillées sur leur état de fonctionnement. Cela peut rendre plus difficile l'exécution des tâches de maintenance, la gestion des charges et la planification des mises à niveau. Bien que les sous-stations de génération précédente n'aient pas toutes les fonctionnalités des sous-stations modernes, elles sont souvent encore essentielles pour le fonctionnement quotidien du réseau électrique. Leur exploitation continue est cruciale pour maintenir la stabilité et la fiabilité de l'approvisionnement en électricité.
Mettre à niveau les sous-stations de génération précédente aux normes modernes peut être difficile et coûteux, car cela implique l'intégration de nouvelles technologies, telles que des capteurs avancés, des contrôles numériques et des systèmes de communication. Ce processus peut être techniquement complexe, surtout lorsqu'il s'agit d'une infrastructure plus ancienne qui n'a pas été conçue en tenant compte des technologies modernes.
Les dispositifs de détection et de surveillance LineWatch-M de CO7 peuvent être rapidement et facilement installés sur chaque circuit à l'extérieur de la sous-station, offrant une solution de surveillance et de détection SCADA peu coûteuse et très précise.
Le capteur LineWatch-M (illustré à la Figure 1) offre une meilleure visibilité des performances de la sous-station en surveillant le courant, la tension et le flux de puissance, le tout sans nécessiter de connexion neutre. L'absence de connexion neutre « dure » facilite considérablement le déploiement de façon sécuritaire.
Figure 1 : Capteur de courant, de tension et d'angle de phase LineWatch M
Le capteur LineWatch-M mesure la tension par le couplage capacitif entre les plaques à l'extérieur du boîtier du capteur et la terre. Le capteur LineWatch-M intègre des caractéristiques de conception brevetées et des algorithmes avancés qui permettent une mesure précise de la tension, avec une précision de +/- 0,5 %, même dans des conditions météorologiques extrêmes.
Comme ces capteurs peuvent être installés rapidement, généralement en environ 30 minutes pour un système triphasé, et qu'ils fournissent des données précises sur le flux de puissance, ils représentent une excellente solution pour les entreprises de services publics cherchant à surveiller les sous-stations sans encourir les coûts importants associés aux mises à niveau à l'intérieur de la clôture de la sous-station. Cela fait des capteurs LineWatch-M une option pratique et rentable pour améliorer l'efficacité opérationnelle et la fiabilité des sous-stations de génération précédente.
Le besoin de Capteurs LineWatch-M surveillance des sous-stations existantes
Il existe un nombre important de sous-stations électriques existantes en Amérique du Nord. Ces sous-stations sont classées comme "anciennes" parce que, bien que l'équipement soit fonctionnel et ait une durée de vie restante importante, il n'y a pas de mesures continues du fonctionnement de la sous-station. En comparaison, les équipements tels que les réenclencheurs dans les sous-stations plus modernes collectent des données détaillées sur le fonctionnement de la sous-station et les transmettent à un site centralisé ou à un système de gestion de l'énergie. Des capteurs supplémentaires sont nécessaires dans les anciennes sous-stations pour plusieurs raisons :
Entretien du circuit d'alimentation
Pour les anciennes sous-stations, il se peut qu'il n'y ait aucune visibilité sur la charge immédiate de la sous-station. Pour des raisons de maintenance, il est souvent souhaitable de reconfigurer les lignes d'alimentation de manière à ce que les travaux puissent être effectués sur une ligne particulière sans provoquer de coupures. Sans surveillance de la charge, il est difficile de savoir si les charges sont suffisamment basses pour reconfigurer le système sans créer de surcharge.
La maintenance est alors repoussée à des périodes de l'année où la charge attendue est faible, et du personnel doit être envoyé à la sous-station pour prendre des mesures manuelles, ce qui ajoute des délais inutiles. Si les informations relatives à la charge sont disponibles à distance (par exemple, via les capteurs LineWatch-M), la planification et l'exécution de la maintenance peuvent être optimisées.
Planification des infrastructures
Les capteurs LineWatch-M peuvent mesurer en continu le flux d'énergie, en identifiant les zones où les charges sont élevées et en identifiant les changements de charge dans le temps. Les informations sur le flux de charge sont vitales pour planifier les extensions et les mises à niveau futures du système de distribution.
Surveillance de l'état de santé et enregistrement des défaillances
Les capteurs LineWatch-M prennent également des mesures détaillées de la qualité de l'énergie, comme le contenu harmonique de la tension et du courant jusqu'à la 13e harmonique. En cas de défaillance, les capteurs enregistrent également des scillographies de la défaillance au fur et à mesure qu'elle se produit. Ces informations peuvent être utilisées pour diagnostiquer les problèmes imminents et les pannes.
Cas d'utilisation de LineWatch-M pour les anciennes sous-stations
Dans de nombreux cas, le coût élevé de la mise à niveau d'une sous-station provient de la nécessité de moderniser l'infrastructure de communication de la sous-station. Une infrastructure supplémentaire peut être requise au niveau de la sous-station elle-même pour recueillir les informations des dispositifs électroniques intelligents (DEI) et les transmettre à un emplacement centralisé. Plus important encore, l'installation d'un système SCADA ou d'un système EMS coûteux est nécessaire pour recevoir les données au centre d'exploitation de la compagnie d'électricité. Les petites entreprises de services publics peuvent ne pas disposer de cette infrastructure de tête de réseau, et les coûts d'installation d'un tel système peuvent être prohibitifs. CO7 Technologies propose des solutions pour répondre aux besoins de tous les services publics, qu'ils soient entièrement équipés d'un système SCADA ou qu'ils n'aient pas d'infrastructure SCADA existante. Ces différents cas sont décrits ci-dessous :
Utilisation avec une infrastructure SCADA
Les capteurs LineWatch-M s’intègrent directement aux infrastructures SCADA existantes. Dotés d'une interface DNP3 complète, ces capteurs permettent une interaction fluide avec des systèmes SCADA tiers. Ils peuvent être interrogés via une interface cellulaire ou toute autre plateforme de communication déjà en place, telle que les routeurs WiMAX, les cartes d'interface réseau ou les réseaux radio maillés. En cas de défaillance, le système transmet des notifications via DNP3. De plus, les oscillogrammes des défauts peuvent être téléchargés à partir des capteurs, simplifiant ainsi le diagnostic et la localisation des problèmes.
Utilisation pour le relevé quotidien des compteurs
Certains utilisateurs préfèrent un mode de type compteur, où les capteurs sont interrogés une fois par jour et renvoient tous les relevés de la journée dans un format standard. Les capteurs LineWatch-M disposent d'une API Web qui permet une interrogation programmatique des capteurs, renvoyant les données souhaitées au format CSV.
Par exemple, la requête Web à l'adresse https://adresseIP/myQuery.phpdate=22Jan2024 renverrait tous les relevés à partir du 22 janvier 2024. En spécifiant d'autres clés dans l'appel à l'API, la plage de temps, l'intervalle de rapport et les éléments de données spécifiques renvoyés peuvent être détaillés.
Grâce à l'utilisation de cette interface web, il est facile d'intégrer les capteurs dans des applications d'historiques existantes ou d'écrire des scripts simples qui téléchargent automatiquement les données des capteurs et les ajoutent à une base de données de relevés de capteurs.
Utilisation d'un moniteur autonome
Pour les entreprises qui souhaitent tester les dispositifs et/ou qui ne disposent pas de système SCADA existant, LineWatch-M est disponible avec des modems 4G LTE et 3G GSM ou CDMA pour la transmission des données. Dans le cas d'utilisation du moniteur autonome, les utilisateurs se connectent directement à une installation de capteurs LineWatch-M via une connexion Internet sécurisée. La page d'accueil du site web est présentée à la figure 2 ci-dessous. Toutes les données d'intérêt immédiat (par exemple, la tension, le courant, le flux d'énergie) sont immédiatement visibles. Si l'utilisateur le souhaite, il peut accéder aux données à plusieurs niveaux de granularité. Chaque valeur mesurée peut être représentée sur l'interface web, comme le montrent les figures 2 à 4. Les graphiques peuvent couvrir jusqu'à un mois de données sur un maximum de six capteurs. Pour des analyses hors ligne plus détaillées, les données peuvent également être téléchargées à partir du capteur au format .XLSX pour une intégration facile avec d'autres outils d'analyse.
Figure 2 : Interface web autonome du LineWatch-M
Figure 3 : Tracé de la tension mesurée
Figure 4 : Informations sur la qualité de l'énergie
Les capteurs LineWatch peuvent également communiquer les données collectées de différentes manières :
Serveur web sécurisé autonome accessible via Internet. Il permet aux utilisateurs de visualiser directement les données des capteurs et/ou de les télécharger au format .XLSX ;
API Web sécurisée qui permet d'accéder aux données du capteur par programmation et de renvoyer les résultats au format CSV ;
Interface complète de polling DNP3, pour l'intégration avec un système SCADA existant.
Conclusions
Les capteurs LineWatch-M ont la capacité de fournir aux services publics des données critiques sur les opérations des sous-stations existantes. LineWatch peut être installé rapidement, facilement et en toute sécurité sur le départ à l'extérieur de la clôture de la sous-station à l'aide d'un bâton chauffant, à un coût considérablement réduit par rapport à une modernisation à l'intérieur de la clôture. Les dispositifs de détection et de surveillance sont conçus pour prendre en charge n'importe quelle plate-forme de communication et l'infrastructure existante du service public.
Pour les services publics disposant d'une infrastructure SCADA, LineWatch est entièrement capable de s'interfacer via DNP3 avec une tête de réseau SCADA. En tant qu'alternative au SCADA traditionnel, une API Web flexible est également disponible pour collecter des données à partir du capteur, par exemple sous la forme de relevés quotidiens du capteur.
Pour un service public souhaitant tester les dispositifs LineWatch, ou qui n'a pas d'infrastructure SCADA existante, les capteurs peuvent également être installés dans une application autonome de surveillance des lignes d'alimentation. Quel que soit le cas d'utilisation, LineWatch-M peut contribuer à prolonger la durée de vie des anciennes sous-stations à un coût nettement inférieur à celui des rénovations "à l'intérieur de la clôture", en surveillant l'état et les niveaux de charge de leurs lignes d'alimentation sans qu'il soit nécessaire de remplacer des équipements de sous-station par ailleurs fonctionnels.
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