Numérisation des systèmes de contrôle-commande des postes électriques & intégration de fonctions avancées

Les premiers systèmes de contrôle-commande partiellement numérisés dans les postes électriques ont été déployés en France à partir du début des années 2000.

Le développement et le déploiement, dans les postes électriques des réseaux de transport et de distribution, de systèmes de contrôle-commande tout numérique sont basés aujourd’hui sur le standard CEI 61-850 : une norme de communication globale pour garantir une interopérabilité complète et permettre de réaliser des solutions optimales.

L’interopérabilité est la capacité que possède un produit ou un système, dont les interfaces sont intégralement connues, à fonctionner avec d’autres produits ou systèmes existants ou futurs et ce sans restriction d’accès ou de mise en œuvre.

 

 

Le langage performant SCL (Substation Configuration description Language : langage de description et de configuration de poste) permet de décrire de façon standardisée les fonctionnalités des différents appareils, l’architecture du système de communication et l’interaction avec les appareillages à haute tension. Ces descriptions peuvent être utilisées directement par des outils appropriés pour permettre
une intégration efficace en un système performant. Elles permettent à la fois de prévoir la maintenance et l’extension éventuelle des systèmes de contrôle-commande des postes.

 

 

Une architecture de communication standardisée avec un échange de données d’égal à égal (peer-to-peer) pour les fonctions de verrouillage et d’automatisme réduit le câblage à un minimum.

La diversification des moyens de production d’électricité engendre de nouvelles contraintes sur les réseaux de transport et de distribution qui nécessitent de mettre en œuvre des fonctionnalités nouvelles basées sur des échanges d’information en temps réel et rapides entre les postes. Le recours à des liaisons haut débit va permettre d’assurer ces échanges avec une attention particulière portée à la problématique de la cybersécurité.

 

Objectifs

Le projet vise à mettre en service à l’horizon 2015 deux postes démonstrateurs (225 et 90 kV) composés d’équipements HT et BT nouvelle génération permettant de :

 

 

– Mieux voir, c’est-à-dire s’appuyer sur les nouvelles technologies de l’information et de la communication pour avoir une connaissance plus fine de l’état du réseau et de son environnement en temps réel.
Équipé d’une station météo, le poste intelligent sera auto-adaptatif aux conditions climatiques mais également capable, en cas de défaut sur une ligne, d’en faire l’analyse et de rétablir automatiquement
et très rapidement le courant si tous les indicateurs sont au vert (fonction d’«auto-cicatrisation»). Il bénéficiera de technologies de sécurité et cybersécurité renforcées.

– Mieux agir pour mieux s’adapter, c’est-à-dire utiliser les technologies numériques pour avoir à disposition des systèmes d’exploitation et de maintenance compatibles avec les nouvelles contraintes apportées par l’insertion des énergies renouvelables et la gestion de la demande.
Le Poste Électrique Intelligent, outre les décisions qu’il prendra lui même, enverra en temps réel aux opérateurs des informations plus fines sur l’état du réseau qui leur permettront d’engager des actions plus rapidement en toute confiance. Il permettra d’optimiser l’exploitation, la maintenance et la résilience du réseau de transport tout en veillant à la sécurité de l’alimentation électrique.

 

Résultats attendus

– Développement d’un système de contrôle-commande tout numérique optimisé intégrant de nouvelles fonctionnalités d’auto analyse et de reconfiguration dynamique.

– Développement de plateformes de tests pour la nouvelle génération de matériel.

– Développement d’un nouveau capteur de courant alternatif basé sur l’Effet Néel® (société Neelogy).
Capteur qui permet la mesure du champ magnétique rayonné par un conducteur lorsqu’il est parcouru par un courant. L’intérêt de l’effet Néel est en particulier de permettre la mesure précise de courants continus ou de très faible fréquence avec un capteur de type transformateur de courant, sans contact.

 




 

– Développement de nouveaux capteurs de courant magnéto-optiques basés sur l’effet Faraday.
En physique, l’effet Faraday décrit l’interaction entre la lumière et un champ magnétique dans un matériau : la polarisation de la lumière effectue une rotation proportionnelle à la composante du champ magnétique sur la direction de propagation de la lumière.
Les capteurs de courant à fibre optique (fiber-optical current sensor (FOCS) en anglais), utilisent l’influence qu’à l’effet Faraday sur la polarisation de la lumière dans certains cristaux magnéto-optique, en pratique de la fibre de verre de quartz, pour mesurer le courant électrique continu.

 

 

– Développement de logiciels d’hypervision (IHM distant intégrant des fonctionnalités avancées).
L’hypervision fait penser à la supervision. Ce nouveau concept vise à élargir le champ d’action des logiciels de supervision, en couvrant toutes les activités liées à la sécurité des installations (vidéosurveillance, détection incendie et autres). Il cherche également à intégrer les systèmes traditionnels de gestion technique de bâtiments (GTB/GTC).
L’intérêt : une interface unique pour un accès à tous les systèmes, et le croisement entre les données qui permet de tout surveiller, piloter, tracer, optimiser…

– Intégration des EnR (énergies renouvelables) et aménagement du territoire.

– Réduction du coût du transport de l’électricité.

– Optimisation des coûts d’ingénierie, d’exploitation et de maintenance des postes.

– Sécurisation de l’approvisionnement en électricité.

 

Le poste électrique, maillon essentiel du réseau électrique intelligent (Smart Grid)

Le poste électrique assure deux fonctions essentiels :

 

 

– Il aiguille l’électricité dans les différentes lignes qui y sont connectées, pour optimiser son acheminement sur le territoire en répondant à la demande en temps réel.

– Il protège en cas de défaut (foudre, surcharge, etc…), il coupe la ligne défaillante afin de maintenir le reste du réseau opérationnel.

Le poste électrique intelligent pourra recevoir, traiter et transmettre automatiquement un ensemble d’informations numériques afin de s’ajuster, en temps réel, à la configuration du réseau (offre, demande, variabilité des flux et conditions météo).
Il sera en mesure d’agir directement et localement, pour offrir une plus grande réactivité au système. Les échanges d’informations seront assurés par un réseau de communication dédié haut débit et hautement sécurisé.

 

Un partenariat exemplaire

– L’Ademe (L’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie) : Sélection du projet dans le cadre du Programme Investissements d’Avenir pour sa complémentarité avec les autres projets retenus au titre des « réseaux intelligents ».

– RTE : Pilotage et coordination des partenaires
Spécifications techniques du projet
Exploitation du nouveau poste au sein du système électrique français
Garant de l’interopérabilité du système

– Schneider Electric : Fourniture d’une passerelle d’échanges numériques entre ERDF et RTE
Cette passerelle va permettre d’utiliser les moyens et services disponibles sur les réseaux de transport et de distribution pour la gestion de la tension et le maintien de l’équilibre offre-demande.
Elle permet également d’assurer une réponse optimale et coordonnée des réseaux en cas d’incidents et limiter ainsi leurs conséquences.

– Alstom : Fourniture de contrôle commande numérique avec fonctions logicielles avancées (monitoring, télémaintenance). Système de contrôle commande numérique DS Agile.
Fourniture de matériels HT natifs numériques
Interfaçage numérique des équipements analogiques existants
Intégration de l’ensemble par le contrôle commande

– Neelogy : Fourniture de capteurs innovants de mesure de courant, développés à partir de nanomatériaux.

– Alcatel Lucent : Fourniture de solutions de communication à haut débit. Fourniture de solutions de cybersécurité
L’objectif est de proposer une solution de communication mutualisée et standardisée, utilisant des technologies de nouvelle génération telles que l’IP/MPLS, permettant les échanges sécurisés et temps réel d’un nombre important de données afin d’optimiser les coûts et d’améliorer l’automatisation, l’observabilité et la gestion du réseau électrique.

– ERDF : Spécifications techniques de la passerelle d’échanges numériques entre ERDF et RTE.
Spécifications techniques de la nature des données échangées avec RTE

 

Les étapes clés du projet :

 

 

 

Vidéo récapitulative :