Application du capteur de courant Hall à la surveillance à distance decontinuchargerantde la batterie UPS

Résumé : Face au phénomène de charge flottante de la batterie de l'onduleur (UPS) des plateformes sans pilote, souvent trop élevée, la structure et le principe de fonctionnement de ce système sont présentés. Grâce à l'utilisation d'un capteur de courant à effet Hall et à la configuration DCS, la surveillance à distance de la charge flottante de la batterie de l'onduleur et l'alarme de courant anormal sont réalisées, favorisant ainsi la gestion automatique de la plateforme sans pilote.

Mots clés : Capteur de courant à effet Hall ; UPS ; Batterie ; DCS

1 Aperçu

Une plateforme de production pétrolière offshore sans surveillance est équipée d'un onduleur de 20 kVA. Depuis sa mise en service, le courant de charge flottante de la batterie de l'onduleur a été trop élevé à plusieurs reprises, ce qui a entraîné une température anormalement élevée de la batterie pendant une longue période. Ce phénomène a un impact important sur le fonctionnement normal de l'onduleur, compromettant gravement la sécurité de l'alimentation électrique de la plateforme et pouvant entraîner des dommages matériels, voire un incendie, et présentant d'importants risques pour la sécurité. Afin d'éviter les risques matériels et de sécurité liés à ce problème, d'importants investissements humains et matériels ont été réalisés, la fréquence d'inspection des plateformes sans surveillance a été augmentée et la valeur du courant de charge flottante de la batterie est régulièrement détectée afin d'évaluer son état de fonctionnement. Grâce à des moyens techniques, le signal du courant de charge flottante de la batterie est transmis à distance au système de contrôle-commande de la salle de contrôle centrale, ce qui facilite la surveillance en temps réel du courant et la génération d'alarmes de courant anormal.

2 Structure et principe de fonctionnement de l'onduleur

2.1 structure de l'UPS

L'onduleur installé sur la plateforme est situé dans la salle des commutateurs de secours, sur la mezzanine. Il offre une capacité de 20 kV·A. Il se compose de deux armoires d'onduleur, d'une armoire de dérivation, d'une armoire de distribution de charge et d'un bloc-batterie composé de 170 batteries nickel-cadmium. Ce bloc-batterie est installé dans la salle des batteries et comprend notamment un redresseur, un onduleur, un commutateur de transfert statique, une batterie et d'autres composants.

1) Redresseur. Il s'agit d'un élément qui convertit le courant alternatif en courant continu. Le redresseur est contrôlé par son microprocesseur interne pour redresser le courant alternatif provenant de l'armoire de distribution en courant continu de haute qualité. Ce courant est filtré puis fourni à l'onduleur et assure la charge d'entretien du pack batterie.

2) Onduleur. Contrairement au redresseur, l'onduleur convertit le courant continu en courant alternatif, alimenté par le redresseur ou la batterie. Le courant de l'onduleur fournit à la charge la tension sinusoïdale alternative requise, de haute qualité, durable et stable.

3) Commutateur de transfert statique. Sa fonction est d'éviter les interruptions d'alimentation instantanées, les arcs électriques, les allumages et autres phénomènes liés à la commutation entre courant normal et courant de dérivation. Grâce à l'utilisation du commutateur statique, le temps de transition est considérablement réduit, de l'ordre de 0,2 ms.

4) Batterie. En cas de panne de l'alimentation principale ou du redresseur, la batterie de stockage sert d'alimentation de secours et alimente la charge via l'onduleur.

2.2 Principe de fonctionnement de la charge et de la décharge de la batterie du système UPS

Le processus de charge et de décharge de la batterie d'un système UPS est également un processus de conversion d'énergie. Lorsque la tension du réseau fonctionne normalement, l'énergie électrique est convertie en énergie chimique de la batterie. L'alimentation principale alimente la charge et charge la batterie. Le schéma de charge de la batterie d'un système UPS est illustré à la figure 1. En cas de panne de courant soudaine de l'alimentation principale, l'énergie chimique de la batterie est convertie en énergie électrique et la décharge de la batterie alimente les charges importantes afin de réduire l'impact sur la production. Le schéma de décharge de la batterie d'un système UPS est illustré à la figure 2. Une fois complètement chargée, la batterie peut alimenter simultanément tous les équipements électriques alimentés par l'onduleur pendant 30 minutes.