Le signalement fiable des coupures est un budget énergétique écrit trame par trame. Cet article donne la méthode de sélection et de dimensionnement pour un module de secours de collecteur ou de concentrateur : choisir le stockage sur l'axe puissance-énergie et le devoir de recharge, énumérer chaque milliseconde de la séquence de dernier souffle et de ses relances, dimensionner le module nickel-hydrure métallique pour les achever avec marge, et concevoir la topologie du rail, la gestion de charge et la protection pour une armoire étanche exposée à la chaleur d'été et au froid d'hiver.
Le tableau de bord animé compare une batterie de condensateurs bulk/supercondensateurs, le lithium non rechargeable et le NiMH rechargeable sur la puissance d'impulsion radio, l'énergie multitrame, la recharge depuis le secteur, la durée de vie cyclique sur de nombreuses coupures, le comportement à large plage de température, la sécurité en cas d'abus et le coût. Le condensateur gagne en puissance d'impulsion mais manque d'énergie ; le lithium non rechargeable garde une horloge en vie des années mais n'est pas conçu pour la recharge répétée ni l'usage radio à fort courant ; le NiMH combine l'énergie multitrame rechargeable, un fort courant d'impulsion et des milliers de cycles avec un profil aqueux, thermiquement bénin.
Beaucoup de conceptions robustes étagent donc le stockage : un petit supercondensateur pour le maintien immédiat du rail et un module NiMH pour le signalement de coupure accusé et relancé et le vidage du tampon – reflétant l'approche de temporisation étagée des compteurs intelligents commerciaux mais l'étendant à un véritable signalement bidirectionnel.
Écrivez la chronologie de coupure comme des tâches courant-temps discrètes : réveil et détection de la perte ; assembler la trame de coupure (identifiant du nœud, horodatage, dernières bonnes lectures, statut des compteurs en aval) ; alimenter la radio, s'attacher et transmettre ; attendre l'accusé de la couche liaison ; relancer sur des canaux alternatifs jusqu'à un nombre cible ; vider le tampon de stockage-avant-transfert et le journal d'événements vers la mémoire flash ; maintenir l'horloge temps réel pendant la coupure ; et à la restauration envoyer le premier souffle. Chaque tâche a un courant et une durée.
La deuxième figure animée est la cascade d'énergie : la trame initiale, l'attente d'accusé (courant de réception), les trames de relance, le vidage du tampon et du journal, le maintien de l'horloge, les pertes du convertisseur, et le détarage en fin de vie et à basse température, aboutissant à la capacité de module requise pour un signalement pleinement accusé plutôt qu'une seule impulsion.
Le PA cellulaire ou RF fixe le courant de crête – quelques centaines de milliampères pendant des secondes par tentative – et le module doit maintenir l'entrée du convertisseur au-dessus de la sous-tension tout au long de l'impulsion et des relances. Dimensionnez les cellules et les languettes soudées pour cette crête ; le plateau plat du NiMH maintient le rail stable là où une batterie de condensateurs s'affaisse linéairement et impose une plage d'entrée de convertisseur surdimensionnée.
Choisissez le nombre en série et un petit étage buck-boost afin que le rail reste dans la fenêtre de fonctionnement radio et MCU depuis une batterie fraîchement chargée jusqu'à la tension finale, et utilisez un chemin diode idéale ou de blocage afin que le secours ne réalimente jamais le secteur.
Le module se recharge chaque fois que le secteur est sain, via un gestionnaire à courant limité qui rétablit la pleine disponibilité après une coupure puis maintient un courant d'entretien doux (à ou sous C/20) avec une réduction par thermistor au-dessus d'environ 45 °C. Comme la batterie est rechargée après chaque événement, la chimie doit tolérer une vie de cycles superficiels – une force du NiMH et une impasse pour le lithium non rechargeable.
Une routine d'état de charge et d'auto-test permet au concentrateur de signaler la santé du secours au système principal, afin qu'un module affaibli par l'âge ou les températures extrêmes soit signalé en maintenance plutôt que découvert lors de la prochaine coupure de tempête.
Les collecteurs sur poteau et souterrains connaissent une plage de température plus large que les équipements d'intérieur. Le NiMH se décharge de manière fiable dans le froid où la charge du lithium est restreinte, bien que la capacité disponible chute aussi et doive être détarée ; dans la chaleur d'été la règle de charge contrôlée empêche le dégagement de gaz. Des cellules soudées, un fusible, une CTP et un revêtement de protection conviennent à un boîtier étanche et condensant, et la chimie aqueuse élimine le risque d'emballement thermique d'une batterie lithium dans une armoire sans surveillance.
Appliquez un facteur de capacité en fin de vie et un détarage à froid du pire cas dans la cascade afin que la séquence de dernier souffle accusée s'achève encore des années après le déploiement et la nuit la plus froide – précisément quand les coupures de réseau se regroupent.
Enregistrez le seuil de détection de perte, le profil radio et le nombre de relances, l'énergie de vidage du tampon, la classe de température et chaque détarage. Là où une seule trame non accusée suffit, un supercondensateur peut suffire ; là où l'exploitant a besoin d'un signalement de coupure multi-nœuds accusé et relancé et d'un redémarrage propre, un module DC-UPS NiMH convient. L'article C valide le résultat vis-à-vis de la pile DLMS/IEC 62056, de l'IEC 62052-11 et de l'IEC 61000-4-11.
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