Les interruptions de lignes de transport se produisent... souvent.
Le nombre d'heures d'interruption que les clients des services publics subissent au cours d'une année peut varier en fonction de plusieurs facteurs, notamment la taille et l'emplacement du service public, l'âge et l'état de son infrastructure, ainsi que la fréquence et la gravité des événements météorologiques.
Ce phénomène a également un impact économique. En 2021, le DOE a estimé que les pannes coûtaient à l'économie américaine jusqu'à 209 milliards de dollars par an. Une histoire similaire peut être racontée dans de nombreux autres pays à travers le monde.
L'augmentation des pannes est due à trois facteurs principaux.
1. Les énergies renouvelables rendent le réseau plus complexe.
Les États-Unis disposent actuellement d'environ 200 000 miles de transmission à haute tension (HVT). Pour atteindre 100 % d'énergies renouvelables, il faudrait doubler ces lignes de transmission.
2. Le climat change.
De 2003 à 2012, les pannes liées aux conditions météorologiques ont doublé dans le monde entier. Les vents violents, les ouragans et les feux de forêt sont tous en cause.
3. Le réseau vieillit.
Certaines des lignes électriques les plus anciennes du monde remontent aux années 1880, et la majeure partie du réseau actuel a été construite dans les années 1950 et 1960, avec une espérance de vie de 50 ans.
Les pannes ont des implications massives pour les clients et les services publics.
Les clients des services publics aux États-Unis ont connu 1,33 milliard d'heures de panne en 2020. Il s'agit d'une augmentation de 73% par rapport à environ 770 millions en 2019.
Les pannes de lignes de transmission peuvent coûter aux entreprises de services publics environ 100 à 200 000 dollars par heure en fonction de la géographie. En outre, selon le rapport 2020 State of Reliability du NERC, 50 % des événements analysés au cours des cinq dernières années n'ont pas donné lieu à une cause fondamentale définitive.
Ce phénomène a également un impact économique. En 2021, le ministère de l'énergie a estimé que les pannes coûtaient à l'économie américaine jusqu'à 209 milliards de dollars par an. Une histoire similaire peut être racontée dans de nombreux autres pays à travers le monde.
Travelling Wave Fault Locator de Qualitrol aide à réduire les temps et les coûts de panne.
Historiquement, la localisation d'un défaut sur une ligne électrique était effectuée par des relais de protection et des enregistreurs de défauts en utilisant une technique appelée "distance basée sur l'impédance jusqu'à un défaut". Il s'agit de l'analyse d'un enregistrement de défaut provenant du relais ou de l'enregistreur de défauts.
En supposant que toute cette impédance est causée par le câble et que le fabricant du câble fournit l'impédance par unité de longueur, il est alors possible de calculer la quantité de câble en jeu et donc la distance qui le sépare de l'emplacement du défaut.
Cette méthode est toutefois truffée d'erreurs. Si le défaut est causé par un objet à haute impédance tel qu'un arbre, celui-ci créera une impédance supplémentaire au sol, ce qui invalidera le calcul de l'impédance et entraînera des erreurs dans la distance au défaut. D'autres facteurs entrent également en jeu, tels que des paramètres de ligne incorrects, un couplage mutuel, un arc de défaut instable, etc. Ces facteurs entraînent des inexactitudes qui peuvent fausser le calcul de la distance au défaut de 1 à 15 % de la longueur totale de la ligne.
Si nous imaginons une ligne de 100 km, l'erreur se situe entre 1k et 15 km. En outre : -
- La collecte et l'analyse des données dépendent d'ingénieurs experts.
- Il faut environ 7+ années pour devenir compétent en matière d'analyse des défauts.Les services publics souffrent d'une fuite de cerveaux à mesure que les ingénieurs experts prennent leur retraite.
- Un service public de taille moyenne subit 70-100 trips par an et ceux-ci se transforment en 3-5 arrêts permanents.
Par conséquent, une méthode de localisation des défauts plus précise et simplifiée est nécessaire pour réduire la main-d'œuvre, le temps de recherche, les temps d'arrêt et l'identification des points problématiques susceptibles de provoquer d'autres pannes.
Le localisateur de défauts à ondes progressives de Qualitrol est un "guichet unique" permettant d'identifier l'emplacement d'un défaut. Il utilise une technique différente pour localiser les défauts dans les lignes de transport d'électricité. Lorsqu'un défaut se produit dans une ligne de transmission, il crée une perturbation qui se propage le long de la ligne sous la forme d'une onde. En mesurant le temps nécessaire à l'onde pour se déplacer d'un bout à l'autre de la ligne, il est possible de déterminer l'emplacement du défaut.
Cette technique repose sur des mesures précises, synchronisées dans le temps, des signaux de tension et de courant aux deux extrémités de la ligne de transmission. Le localisateur de défauts à ondes progressives de Qualitrols a la capacité de marquer dans le temps l'onde progressive qui arrive avec une précision de 100 nanosecondes. Cela permet une précision à une portée de pylône près, quelle que soit la longueur de la ligne. Tous les facteurs qui influencent la distance de défaut par impédance ne s'appliquent plus. Les mesures sont effectuées automatiquement par le logiciel de la station maître Qualitrols iQ+. La figure 1 donne une représentation graphique de la technique de localisation des défauts par ondes progressives à double extrémité.
Fig. 1 Technique de localisation des défauts par ondes progressives à double extrémité.
Technique de localisation des défauts par ondes progressives à double extrémité.Le même logiciel de station maître iQ+ peut être configuré pour exécuter plusieurs tâches automatisées, notamment l'interrogation programmée, la surveillance de l'état de l'appareil et les notifications par courrier électronique. L'automatisation des tâches permet de standardiser le processus et de réduire les variations au sein de l'entreprise. La figure 2 donne un aperçu de certaines des tâches automatisées disponibles, notamment le téléchargement de données à partir de l'appareil sur le réseau et l'envoi d'un courrier électronique aux associés avec la distance à parcourir pour obtenir les résultats de l'anomalie.
Fig. 2 Tâches automatisées.
Visualisation des résultats de la localisation des défauts.
Une fois que les données pertinentes sont automatiquement collectées et traitées et qu'une distance précise par rapport au défaut est obtenue, le logiciel répertorie tous les résultats de la localisation des défauts dans l'écran principal, par ordre chronologique. L'utilisateur peut se concentrer sur une perturbation en double-cliquant sur la balise temporelle et en ouvrant les formes d'onde de chaque extrémité de la ligne.
Figure 3 : Liste des perturbations du réseau électrique.
Le logiciel va encore plus loin et présente l'emplacement du défaut dans un système GIS. Il peut s'agir du propre SIG de Qualitrols ou être intégré au SIG existant d'un service public.
La visualisation de l'emplacement des défauts sur une carte à l'aide d'images satellite permet d'identifier le terrain et l'infrastructure locale, ce qui fournit des informations cruciales à l'équipe de patrouille lors de la recherche des défauts.
L'affichage des défauts historiques naissants sur une carte où des groupes sont formés au même endroit peut également aider à identifier les points faibles de la ligne de transmission et permettre de prendre des mesures correctives avant que le problème n'entraîne une coupure de courant permanente. La figure 4 montre les diagrammes de ligne unique superposés sur un système SIG Qualitrols. Il est possible d'y accéder en cliquant sur un bouton du logiciel iQ+.
Fig 4 Affichage des résultats dans le SIG
Conclusion
Qualitrol est à la pointe de l'industrie de la surveillance des réseaux depuis 30 ans et fournit chaque année 50 à 60 services publics différents dans 20 à 25 pays. Qualitrol a été à la pointe de l'innovation pendant cette période avec un certain nombre de premières mondiales, notamment:
- Premier enregistrement de défaut numérisé (1982 BEN)
- Premier enregistrement à balayage lent (1984 IDM+)
- Premier localisateur de défaut à ondes progressives (1982 BEN)
- Premier localisateur de défaut à ondes progressives (1984 IDM+)
- Mondial. premier localisateur de défauts à ondes progressives (1999 TWS)
- Premier appareil de surveillance véritablement multifonctionnel (2013 IDM+)
Qualitrol en est aujourd'hui à sa 7e génération de localisateurs de défauts, avec 30 ans d'expérience dans le domaine. Avec une base d'installation de plus de 3000 localisateurs de défauts dans plus de 25 pays sur tous les continents, Qualitrol continue d'être à la pointe de la technologie en fournissant des résultats rapides et précis sur la distance jusqu'au défaut.
Défaut au résultat, garantit que les informations correctes parviennent à la ressource appropriée dans les minutes qui suivent une perturbation, ce qui permet d'éliminer 15 à 30 minutes par analyse de perturbation.
Réduire de 0,5 heure le temps nécessaire à une équipe de patrouille pour se rendre sur le lieu d'un défaut peut permettre à une entreprise de service public de taille moyenne d'économiser environ 516 000 $/an pour 100 déplacements et 5 pannes.