EP-4577842-B1 - METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSING VOLTAGE TRANSFORMERS

Inventors

• PAYA, BERNARD
• JEANMAIRE, Alain

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20230816

Claims (13)

1. A method for monitoring voltage transformers (TCT, TTa) each connected to one of the phases (Pa, Pb, Pc) of one and the same three-phase high-voltage line, comprising the following steps: - based on a measurement of a secondary voltage of each of the voltage transformers over a time window, determining a peak homopolar voltage (V HM ) and three root-mean-square voltages (V eff (Va), V eff (Vb), V eff (Vb)) each corresponding to the root-mean-square voltage of the secondary voltage (Va, Vb, Vc) of one of the voltage transformers; - determining a reference root-mean-square voltage based on the three determined root-mean-square voltages; - when the peak homopolar voltage exceeds a first threshold: ∘ determining a deviation between the reference root-mean-square voltage and the one of the three determined root-mean-square voltages that is the furthest from the reference root-mean-square voltage; ∘ detecting an error of the voltage transformer corresponding to the one of the three determined root-mean-square voltages that is the furthest from the reference root-mean-square voltage when said deviation is greater than a second threshold.
2. The method as claimed in claim 1, wherein the determining of the reference root-mean-square voltage comprises the determining of the two root-mean-square voltages having the smallest relative deviation from among the three determined root-mean-square voltages and the computing of the average of said two root-mean-square voltages.
3. The method as claimed in one of claims 1 and 2, wherein the first threshold is a fraction of the reference root-mean-square voltage.
4. The method as claimed in one of claims 1 to 3, wherein the second threshold is identical to the first threshold.
5. The method as claimed in one of claims 1 to 4, wherein the voltage transformers each have an integrated capacitive voltage divider or a resistive-capacitive voltage divider comprising a high-voltage stage and a medium- or low-voltage stage and wherein the error is attributed to the high-voltage stage, or the medium- or low-voltage stage respectively, of the voltage transformer corresponding to the one of the three determined root-mean-square voltages that is the furthest from the reference root-mean-square voltage, when the one of the three determined root-mean-square voltages that is the furthest from the reference root-mean-square voltage is greater, or respectively less than, the reference root-mean-square voltage.
6. The method as claimed in one of claims 1 to 4, wherein the voltage transformers are inductive transformers each comprising a primary winding and a secondary winding and in which the error is attributed to the primary winding, or the secondary winding respectively, of the voltage transformer corresponding to the one of the three determined root-mean-square voltages that is the furthest from the reference root-mean-square voltage when the one of the three determined root-mean-square voltages that is the furthest from the reference root-mean-square voltage is greater than, or respectively less than, the reference root-mean-square voltage.
7. The method as claimed in one of claims 1 to 6, comprising the reiterating of said steps and the generating of an alert when an error in one of the voltage transformers is detected during several consecutive iterations of said steps.
8. The method as claimed in one of claims 1 to 7, wherein the measuring of the secondary voltage of each of the voltage transformers over the time window corresponds to a set of successive digital samples each associated with an adequate quality level.
9. The method as claimed in one of claims 1 to 8, wherein the determining of the three root-mean-square voltages comprises the detecting of the zero crossings of the secondary voltage measured for each of the voltage transformers over the time window.
10. A computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, lead it to implement the method as claimed in one of claims 1 to 9.
11. An apparatus (30) for monitoring voltage transformers each connected to one of the phases of one and the same three-phase high-voltage line, comprising a processor configured to implement the method as claimed in one of claims 1 to 9.
12. A system (10) for diagnosing faults in voltage transformers each connected to one of the phases of one and the same three-phase high-voltage line, comprising an analog-to-digital converter (20) and a monitoring apparatus (30) as claimed in claim 11, the analog-to-digital converter being coupled, on the one hand, to a secondary of each of the voltage transformers and, on the other hand, to said monitoring apparatus.
13. A high-voltage substation comprising voltage transformers each connected to one of the phases of one and the same three-phase high-voltage line and a diagnosing system as claimed in claim 12 or a monitoring apparatus as claimed in claim 11.

Description

DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de l'invention est celui des matériels électriques équipant un réseau de transport d'électricité et plus particulièrement celui des transformateurs de tension installés dans les postes électriques à haute tension. L'invention concerne le diagnostic de défauts de tels transformateurs de tension. TECHNIQUE ANTÉRIEURE Des transformateurs de tension sont généralement installés dans les postes électriques à haute tension afin de réduire une tension phase-terre à mesurer à un niveau compatible avec les appareils de mesure, généralement en basse tension. On retrouve notamment, pour une même ligne haute tension triphasée assurant un départ ou une arrivée d'un poste électrique, trois transformateurs de tension chacun connecté à l'une des phases de la ligne haute tension triphasée. On peut notamment retrouver des transformateurs basés sur la technologie du diviseur capacitif, comme les transformateurs capacitifs de tension répondant par exemple au standard IEC 61869-5 ou encore les transformateurs de tension de faible puissance (connue sous l'acronyme anglo-saxon LPVT pour « Low Power Voltage Transformer ») en montage diviseur capacitif ou diviseur capacitif/résistif, qu'ils soient passifs (par exemple selon le standard IEC 61869-11) ou électroniques (par exemple selon le prochain standard IEC 61869-7). On peut également retrouver des transformateurs basés sur la technologie du diviseur inductif, comme par exemple ceux répondant au standard IEC 61869-3. Les transformateurs basés sur la technologie du diviseur capacitif sont toutefois généralement préférés aux transformateurs basés sur la technologie du diviseur inductif du fait de leur coût inférieur. Le principe de fonctionnement d'un transformateur capacitif de tension TCT est illustré par la figure 1. La transformation du TCT est réalisée en deux étapes : d'abord par un diviseur capacitif de tension 1 qui assure la réduction haute tension UHT (également désignée par le terme de tension primaire, en entrée du transformateur) / moyenne tension UMT puis par un transformateur inductif 2 qui assure la compensation du courant réactif et la réduction moyenne tension UMT / basse tension UBT (également désignée par le terme de tension secondaire, en sortie du transformateur). Le diviseur capacitif 1 est constitué d'un empilement de condensateurs unitaires connectés en série, de capacités sensiblement égales, qui sont regroupés en deux blocs : un bloc haute tension C1 comptant N1 condensateurs et un bloc moyenne tension C2 comptant N2 condensateurs. La capacité globale de chaque bloc vaut alors Ci=cNi avec i = ( 1, 2 ) et le rapport de transformation KC du diviseur capacitif 1 s'exprime selon KC=UHTUMT=C1+C2C1. Les condensateurs unitaires étant sensiblement identiques, la tension primaire UHT se partage de façon équilibrée entre tous les condensateurs des blocs C1 et C2. Le mode de dégradation le plus fréquent au cours du temps du transformateur TCT est celui de l'amorçage entre les deux électrodes d'un condensateur entraînant sa mise en court-circuit. Il en résulte une augmentation de la capacité du bloc contenant le condensateur déficient par réduction du nombre Ni de condensateurs actifs, ce qui conduit à une dérive du rapport de transformation KC du transformateur TCT et, par conséquent, de sa précision. Une défaillance dans le bloc C1 se traduit par une réduction du rapport de transformation KC et donc par une augmentation de la tension UMT mesurée au travers de l'étage moyenne tension / basse tension. Réciproquement, une défaillance dans le bloc C2 se traduit par une augmentation du rapport de transformation KC et donc par une réduction de la tension UMT mesurée au travers de l'étage moyenne tension/basse tension. Par ailleurs, la perte d'un condensateur fait que la tension primaire se redistribue entre les condensateurs sains. La tension aux bornes de chaque condensateur sain est alors plus élevée, chaque condensateur sain étant sur-contraint. Ce mode de dégradation engendre une dérive de précision du TCT qu'il convient de pouvoir maîtriser afin de pouvoir intervenir de façon programmée pour remplacer le TCT défaillant, lors de maintenances par exemple, avant que cette dérive ne prenne trop d'ampleur. Il est connu que des erreurs dans le pilotage ou la protection d'un réseau électrique peuvent résulter d'une mauvaise évaluation de la tension réelle du réseau. Or en l'occurrence, une dérive d'un TCT peut être interprétée comme un déséquilibre du réseau. Il peut donc en résulter de mauvaises commandes pour tenter de corriger ce déséquilibre. En particulier, des erreurs dans le comptage d'énergie peuvent se traduire soit par une surévaluation, soit par une sous-évaluation de l'énergie qui transite dans un poste électrique haute tension, selon la localisation du condensateur défaillant venant modifier le rapport de transformation KC du diviseur capacitif. La normalisation concernant le comptage oblige l'exploitant à utiliser des transformateu