Surveillance en temps réel : l’avenir des transformateurs de distribution ?

En observant attentivement les environs de votre domicile, de votre ferme ou de votre entreprise, de petites boîtes vertes utilitaires sont souvent visibles. Ces dispositifs, appelés transformateurs de distribution, jouent un rôle crucial dans l’acheminement de l’électricité à vos lumières et appareils ménagers.

Ces transformateurs convertissent les kilovolts d’électricité (haute tension mesurée en milliers de volts) provenant des lignes de transmission en une tension plus sûre et pratique de 120 ou 240 volts, utilisée dans notre quotidien.

« Les services publics en possèdent beaucoup. La plupart ne desservent que deux à dix clients. », a expliqué Zhaoyu Wang, professeur d’ingénierie électrique et informatique à l’Université d’État de l’Iowa.

Par exemple, la ville d’Ames, avec une population d’environ 66 000 habitants, dispose d’environ 5 500 transformateurs de distribution pour alimenter environ 29 000 clients, selon le département électrique de la ville.

Problèmes actuels et solutions envisagées

Ces dispositifs ne sont pas intelligents. Aucun capteur n’est attaché pour informer les services publics en cas de problème. Traditionnellement, les services publics maintenaient un large inventaire de ces boîtes, coûtant entre 1 000 et 2 000 dollars chacune.

Mais cette option n’est plus viable. Les coûts des boîtes ont triplé. Les délais de livraison se sont allongés. De plus, les transformateurs sont de plus en plus surchargés et surchauffés à mesure que la demande en électricité augmente pour alimenter véhicules, pompes à chaleur, outils et appareils.

« Chaque fois que la température des transformateurs de distribution augmente, leur durée de vie diminue », a précisé Zhaoyu Wang.

Le Bureau de l’Électricité du Département de l’Énergie des États-Unis a récemment annoncé une initiative de 7,5 millions de dollars pour soutenir huit projets de recherche utilisant des technologies de données et de capteurs afin d’améliorer la fiabilité et la résilience du réseau.

Les chercheurs ont reçu une subvention de trois ans d’un million de dollars pour soutenir leurs travaux sur les transformateurs de distribution.

Développement d’un système basé sur les données

Les chercheurs et leurs partenaires développeront un système basé sur les données pour surveiller les charges sur les transformateurs de distribution, offrant ainsi aux services publics une prise de conscience en temps réel des boîtes nécessitant une vérification, une mise à niveau ou un remplacement potentiel.

Comment les chercheurs peuvent-ils développer un système basé sur les données alors que les transformateurs de distribution n’ont jamais produit de données ?

De nombreux foyers et entreprises connectés aux boîtes de distribution possèdent des compteurs intelligents. Toutes les 15 minutes, ces compteurs rapportent la consommation d’énergie et la tension aux services publics.

« Si je connais ces informations, je peux obtenir les données de charge des transformateurs de distribution toutes les 15 minutes et estimer les températures de fonctionnement », a précisé Zhaoyu Wang. « Cela nous permet d’estimer la dégradation et la durée de vie utile restante. Ensuite, nous pouvons fournir un classement des transformateurs de distribution à évaluer. »

Utilisation de la technologie d’apprentissage automatique

La technologie d’apprentissage automatique analysera les données pour déterminer indirectement l’état de santé des transformateurs de distribution sur le réseau.

Zhaoyu Wang a indiqué que le système s’appuiera sur la plateforme Praxis, pilotée par l’intelligence artificielle de SparkMeter, et sera intégré à son produit GridScan disponible commercialement, rendant la surveillance des données et les analyses facilement accessibles aux services publics.

Toutes ces mesures aideront le département de l’énergie à atteindre son objectif d’utiliser les données pour aider les services publics à identifier et résoudre rapidement les problèmes. Pour les clients des services publics, cela signifie une alimentation électrique plus fiable pour tous les appareils connectés au réseau.

Légende illustration : Ce transformateur de distribution est l’un des quelque 5 500 que compte la ville d’Ames. Zhaoyu Wang, de l’État de l’Iowa, et ses collaborateurs développent un système basé sur des données afin de mieux gérer les liens importants entre le réseau électrique et les foyers, les exploitations agricoles et les entreprises.