Nous comprenons que chaque projet électrique présente des défis uniques, qu'il s'agisse de coûts énergétiques élevés, d'un espace limité, d'une installation complexe ou de conditions environnementales difficiles. Nos solutions sur mesure combinent nos produits de base (transformateurs, postes de transformation préfabriqués, appareillage de distribution) avec une conception d'ingénierie professionnelle pour répondre aux besoins spécifiques de différents secteurs industriels.
Solution d'exploitation et de maintenance intelligentes pour transformateurs UHV basée sur le jumeau numérique
L'exploitation et la maintenance (O&M) traditionnelles des transformateurs reposent sur des inspections périodiques et des réparations correctives, souffrant de trois points de douleur principaux : une maintenance aveugle, des coûts élevés et une réponse lente aux pannes. Elles ne parviennent pas à capturer les tendances de dégradation en temps réel des multiples champs physiques internes, ce qui entraîne des pannes soudaines provoquant des coupures de courant à grande échelle, tout en maintenant les coûts de main-d'œuvre et de pièces de rechange à un niveau constamment élevé. Avec le déploiement de l'interconnexion HVDC et la croissance de la charge urbaine à haute densité, les réseaux électriques imposent de nouvelles exigences pour l'O&M des transformateurs, y compris une visibilité complète de l'état, des alertes anticipées, une localisation précise des pannes et un contrôle des coûts.
Cette solution, centrée sur la technologie de jumeau numérique, construit un système en boucle fermée intégrant l'entité physique, le miroir numérique et l'application de service. Combinée avec l'intelligence au bord et l'analyse de big data dans le cloud, elle réalise le saut de la réparation d'urgence passive à la prévention et au contrôle actifs, soutenant l'exploitation sûre et économique des réseaux électriques UHV et des réseaux centraux urbains mondiaux.
1. Architecture de jumeau numérique en trois niveaux (compatible avec les normes mondiales)
| Niveau | Composants | Fonctions & Rôles | Conformité aux Normes Internationales |
|---|---|---|---|
| Couche d'Entité Physique | Capteurs multifonctionnels intégrés (température, vibration, décharge partielle, gaz dissous dans l'huile, distribution du champ électrique, déformation et contrainte) + module de communication industrielle 5G/TSN | Acquisition en temps réel des paramètres clés d'état, couvrant tous les indicateurs de surveillance spécifiés dans la IEC 60076-7 | IEC 61850-7-420 (modélisation des capteurs), IEEE C37.91 (communication de protection) |
| Couche de Miroir Numérique | Moteur de simulation multi-physique haute fidélité (couplage électromagnétique-thermique-mécanique-chimique) + modèle de fusion des données historiques et en temps réel + bibliothèque de raisonnement par graphe de connaissances | Réplique l'état de fonctionnement interne des transformateurs ; prédit le vieillissement de l'isolation, la migration des points chauds et les tendances de fatigue mécanique | IEC 61970/61968 (modèle d'information du réseau électrique), ISO 13374 (surveillance de l'état de la machine) |
| Couche d'Application de Service | Centre d'alerte précoce des pannes, évaluation de la durée de vie et calcul de la durée de vie utile restante (RUL), dispatching intelligent des ordres de travail, maintenance collaborative à distance par RA | Fournit des recommandations de maintenance prédictive, localise précisément les pannes et optimise les plannings de maintenance | IEC 62351 (sécurité de l'information), IEC 62443 (sécurité des réseaux industriels) |
2. Technologies de base
- Diagnostic intelligent périphérique : Déploiement de modules compacts de diagnostic par IA sur les unités de transformateur pour effectuer une analyse locale des données clés, y compris la température, la décharge partielle et le gaz dissous dans l'huile. Cela permet une détection d'anomalies au niveau milliseconde et un avertissement précoce sans attendre la transmission des données vers le cloud, assurant ainsi une fiabilité dans les zones où la connectivité réseau est instable.
- Transmission de données rapide et fiable : Adoption d'un réseau convergé intégrant la 5G et l'Internet industriel pour garantir une transmission en temps réel et stable des données des capteurs. Il maintient une latence faible et une perte de paquets nulle, même dans les scénarios de capteurs à haute densité, fournissant des "informations de terrain" opportunes et précises pour la numérisation miroir.
- Profil de santé tout au long du cycle de vie : Unification et enregistrement de toutes les données des appareils, depuis l'expédition d'usine, la mise en service jusqu'à l'exploitation et la maintenance, formant une courbe de tendance de santé continue. Cela aide le personnel d'exploitation et de maintenance à visualiser de manière intuitive les processus de vieillissement et les points de risque, éliminant ainsi l'entretien aveugle basé sur l'expérience.
- Optimisation collaborative cloud-terrain : Les dispositifs sur site effectuent un suivi en temps réel et un jugement d'urgence, tandis que le cloud analyse de manière centralisée les données globales et met à jour les modèles de prédiction. Cela forme une stratégie d'exploitation et de maintenance en constante évolution, rendant le système de plus en plus intelligent et les avertissements précoce de plus en plus précis avec le temps.
3. Mise en œuvre fonctionnelle (indicateurs de performance)
- Avertissement anticipé 72 à 168 heures à l'avance : Détecte la diminution du degré de polymérisation du papier isolant, les caractéristiques anormales de phase de la décharge partielle et les tendances croissantes de CO/CO₂ dans l'huile, avec un taux de précision d'alerte précoce de >95%.
- Précision de localisation de la panne ≤ 1m : Atteint une localisation au niveau des composants des enroulements, des embouts et des changeurs de pas sur la base de la corrélation spatio-temporelle multi-capteurs et des algorithmes d'inversion électromagnétique.
- Réduction des coûts d'exploitation et de maintenance >40% : Réduit les arrêts non planifiés de 85%, diminue la fréquence des inspections de 60% et double le taux de rotation des stocks de pièces de rechange.
- Erreur d'évaluation de la durée de vie ≤ ±5% : Intègre des modèles cinétiques de vieillissement thermique et des modèles de dommage cumulatif de fatigue mécanique pour produire des courbes RUL.
4. Scénarios d'application et cas innovants
Scénario 1 : Transformateur de station de conversion UHV (un projet de connexion transfrontalière à ±800kV)
Défis : Opération à travers des zones climatiques (désert-plateau-côte), où les capteurs sont vulnérables aux différences de température et aux interférences de poussière de sable.
Points forts de la solution :
- Utilise des capteurs industriels à large plage de température (-40℃~+85℃) avec des couvercles auto-nettoyants ;
- Les puces AI périphériques identifient localement les signaux d'interférence de poussière de sable, et le cloud calibre automatiquement la dérive des données.
Résultats :
- A émis un avertissement précoce 5 jours avant une perte diélectrique anormale des embouts, évitant un incident de blocage DC causé par un flash de pollution ;
- A réduit les coûts annuels d'exploitation et de maintenance de 42% et a augmenté la disponibilité à 99,992%.
Scénario 2 : Rénovation d'une sous-station intelligente de 220kV dans une zone centrale urbaine (une grande métropole internationale)
Défis : Contraintes d'espace, fluctuations de charge importantes et fenêtres de coupure de courant limitées.
Points forts de la solution :
- Installe des capteurs optiques non intrusifs sur les circuits existants CT/PT sans coupure de courant pour la rénovation ;
- Plateforme de collaboration à distance AR guide le personnel sur site pour effectuer une maintenance précise basée sur le modèle de jumeau numérique.
Résultats :
- A atteint une précision de localisation de panne de 0,8m, réduisant le temps de réparation de 6h en moyenne à 1,5h ;
- A réduit les coupures de courant non planifiées à zéro au cours de trois ans et a amélioré la satisfaction des utilisateurs de 28%.
5. Avantages et valeur mondiale
| Dimension | Maintenance et exploitation traditionnels | Cette solution | Effet d'amélioration |
|---|---|---|---|
| Délai d'alerte en cas de panne | Détection après la panne | 72 à 168h | Passage d'une réaction passive à une réaction proactive |
| Coût de maintenance et d'exploitation | Valeur de référence | ↓40%+ | Réduction double des coûts de main-d'œuvre et de pièces de rechange |
| Disponibilité | 97 à 98% | >99.99% | Amélioration de la résilience du réseau électrique |
| Émissions de carbone | Envoi fréquent de véhicules d'inspection | ↓35% | Pratiques de maintenance et d'exploitation écologiques |
Leadership standard : Conforme aux normes IEC 61850, IEC 62443 et IEEE C37, soutenant un déploiement rapide dans les projets transfrontaliers.
Conclusion
Avec le jumeau numérique comme cerveau, la détection multi-physique comme yeux, l'intelligence au bord comme mains, et la collaboration cloud-bord comme cycle, cette solution transforme les transformateurs de "dispositifs boîte noire" en "actifs transparents". Elle améliore le modèle d'exploitation et de maintenance en un système intelligent prédictif, précis et à boucle fermée auto-réparateur, offrant un paradigme d'exploitation et de maintenance intelligent vérifiable et reproductible pour les réseaux électriques à très haute tension et les réseaux urbains centraux à l'échelle mondiale.
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