CALCUL DE RESEAU ET GESTION DE LA QUALITE DEPUIS UN
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CALCUL DE RESEAU ET GESTION DE LA QUALITE DEPUIS UN SYSTEME DE TELECONDUITE DES RESEAUX F. Grosmangin Usine d'Electricité de Metz FRANCE RESUME L'Usine d'Electricité de Metz (UEM) vient de mettre en place un nouveau système de supervision, lui permettant de téléconduire l'ensemble de ses réseaux, du 225 kV à la basse tension. Une des particularités de ce système, mais aussi et surtout l'une de ses forces, est l'intégration, dans un même environnement graphique et fonctionnel, et autour d'une base de données unique et cohérente, de l'ensemble des fonctions nécessaires aux exploitants des réseaux électriques, de la très haute à la basse tension, du temps réel au temps différé, de l'exploitation à distance à la gestion de terrain. Son extrême convivialité en fait un outil puissant et aisément maîtrisable par les opérateurs. La fonction calcul de réseau opère sur tous les niveaux de tension (du transport à la distribution) et quelle que soit la structure du réseau, radiale ou maillée Avant d'effectuer tout calcul, l'opérateur doit procéder à deux choix : - celui du niveau de représentation, c'est-à-dire de la portion de réseau (qui peut être le réseau entier) sur laquelle on souhaite travailler - celui de la modélisation des charges à retenir, pour le niveau de représentation choisi. Les résultats sont restitués à la fois dans des rapports et graphiquement (accès aux valeurs et coloration particulière des éléments de réseau, suivant les contraintes constatées). L'objet de cet exposé est plus particulièrement la présentation du mode étude de ce système. Ce terme désigne en fait un environnement de travail où l'on retrouve toutes les fonctions de conduite du superviseur temps réel (choix des images, navigation, sélection des objets, accès aux informations de la base de données, coloration dynamique du réseau …). S'y ajoutent les fonctions spécifiques à la simulation, c'est-à-dire : calcul de réseau (loadflow et puissance de courtcircuit), gestion de la qualité, gestion de la maintenance, formation et entraînement des dispatchers. Quant à la gestion de la qualité Parmi les fonctions citées, le calcul de réseau et la gestion de la qualité sont les plus remarquables. Ce qu'il faut retenir : Ces deux modules permettent donc à l'exploitant : - de suivre aisément et exactement les critères qualité (standards et spécifiques) - de mettre en évidence, portion de réseau par portion de réseau, ouvrage par ouvrage, les points faibles du réseau, pour un retour d'expérience vers les entités chargées de la planification (renouvellement / investissement / maintenance sélective). De façon générale - - Le mode étude opère sur une version non temps réelle de la base de données, de sorte que toute manipulation effectuée dans ce mode est sans effet sur le temps réel. Il fait appel aux empreintes de réseau, c'est-à-dire à des photos, prises à un instant t, de l'état temps réel de ce dernier. La prise d'empreinte peut-être automatique (sur événement et /ou cyclique) et/ ou manuelle. Quant au calcul de réseau La gestion de la qualité est composée de deux modules : - la qualité vue du client, qui consiste en une comptabilisation des coupures au niveau de chaque nœud, du 225 kV au départ basse tension, et à terme client par client. - la qualité vue du réseau, avec une saisie a posteriori des incidents à l'origine des coupures, de leur cause, des sièges des pannes ainsi que des éventuels facteurs aggravants. CALCUL DE RESEAU ET GESTION DE LA QUALITE DEPUIS UN SYSTEME DE TELECONDUITE DES RESEAUX F. Grosmangin Usine d'Electricité de Metz FRANCE 1. INTRODUCTION L'UEM vient de mettre en place un nouveau système de supervision, lui permettant de téléconduire l'ensemble de ses réseaux, du 225 kV à la basse tension. En mode étude, l'opérateur fait appel à l'empreinte de son choix dans le système d'archivage, avant de réaliser ses travaux. 2.1. Calcul de réseau Une des particularités de ce système réside dans le fait que l'ensemble des fonctions utiles au distributeur d'électricité, telle que la gestion de la maintenance, la gestion de la qualité de fourniture, la planification, l'entraînement des dispatchers s'appuie sur le système de téléconduite, dans un modèle de données unique et cohérent. L'interface homme machine y est unique également, d'où une convivialité exceptionnelle mais aussi l'assurance d'une bonne maîtrise de l'outil. Dans cet exposé nous présenterons principalement le mode étude, qui regroupe les fonctions précédemment citées et plus particulièrement la gestion de la qualité et le calcul de réseau. 2. PRÉSENTATION GÉNÉRALE DU MODE ÉTUDE Le mode étude est un environnement de travail où l'on retrouve toutes les fonctions de conduite du superviseur temps réel (choix des images, navigation, sélection des objets, accès aux informations de la base de données, coloration dynamique du réseau …). S'y ajoutent les fonctions spécifiques à la simulation, c'est-à-dire : calcul de réseau (loadflow et puissance de courtcircuit), gestion de la qualité, gestion de la maintenance et entraînement des dispatchers. Il faut noter que le mode étude opère sur une version non temps réelle de la base de données, de sorte que toute manipulation effectuée dans ce mode est sans effet sur le temps réel. Le mode étude fait appel aux empreintes de réseau, c'est-à-dire à des photos, prises à un instant t, de l'état temps réel de ce dernier. Le système Lynx autorise la prise de différents types d'empreintes : - les empreintes manuelles, effectuées à la demande par l'opérateur - les empreintes automatiques, réalisées par le système sur apparition de certains événements clé (par exemple, sur déclenchement permanent d'un disjoncteur ou sur dépassement de la puissance maximum atteinte par le réseau), le critère de génération automatique étant paramétrable - les empreintes programmées ou cycliques. La fonction calcul de réseau opère sur tous les niveaux de tension (du transport à la distribution) et quelle que soit la structure du réseau, radiale ou maillée. Les différentes étapes permettant de réaliser un calcul sont les suivantes : 2.1.1. CHOIX DU NIVEAU DE REPRÉSENTATION Cette option permet de déterminer les contours topologiques du réseau à l'intérieur duquel doit être faite la simulation. L'opérateur pourra choisir par exemple de lancer un loadflow sur le réseau 63 kV ou bien sur une portion de réseau moyenne tension en intégrant les niveaux de tension amont. Le choix des portions de réseau sur lesquelles le calcul doit être lancé est réalisé graphiquement. Cette faculté offerte de choisir le niveau de représentation est particulièrement intéressante pour deux raisons : - sur un réseau moyenne tension très étendu, le fait de pouvoir sélectionner une portion de ce réseau permet de garantir une exécution des calculs rapide et optimale (le calcul matriciel des impédances équivalentes pouvant être gourmand en temps de calcul) - les résultats sont plus accessibles puisque seuls les chiffres relatifs aux éléments de réseau sélectionnés sont restitués. 2.1.2. MODÉLISATION DES CHARGES La modélisation des charges tient compte de deux éléments : - du niveau de représentation du réseau, qui définit à quel niveau du réseau les charges équivalentes doivent être modélisées (i.e. sur les barres 63 kV, sur les barres moyenne tension, au niveau des postes de distribution …) - des règles d'évaluation des charges qui dépendent des paramètres de gestion dont dispose le distributeur. I ’i = Pour un niveau de représentation donné, l'opérateur peut choisir entre plusieurs algorithmes de modélisation des charges. I × Pi n ∑ Pi 1 Il faut noter par ailleurs que les charges sont modélisées automatiquement, puis éventuellement modifiées manuellement. avec : MODÉLISATION AUTOMATIQUE DES CHARGES : Pi puissance du transformateur installé dans le poste de distribution Les charges sont calculées à partir de deux sources de données : les télémesures associées à l'empreinte de réseau (indication temps réel piégée par le système au moment de la prise d'empreinte du réseau) et les caractéristiques dimensionnantes des ouvrages telles que, par exemple, la puissance de transformation dans les postes de distribution. Un des principes de modélisation est présenté dans le schéma ci-dessous : Départ X I intensité transitant dans le départ X et acquise en temps réel par le système central I'i intensité corrigée appelée par le poste La réalité est en fait plus complexe. En effet, le départ peut ne pas contenir que des postes de distribution publique mais aussi des postes clients (clients industriels) ayant un comportement spécifique, c'est-àdire différent du comportement des postes de distribution. Pour prendre en compte ces postes particuliers, l'UEM a mis en place des algorithmes de modélisation qui tiennent compte de leurs spécificités. De manière plus générale, on touche ici à la partie propre à chaque distributeur dans la mesure où la modélisation dépend des paramètres disponibles chez ce dernier. Il faut retenir que le mode étude a été conçu de façon modulaire, de manière à pouvoir être utilisé par un distributeur disposant de paramètres de gestion autres de ceux de l'UEM. Le constructeur, dans ce cas, a simplement à adapter le module de modélisation. GESTION MANUELLE DES CHARGES En plus de cette gestion automatique, l'opérateur a la possibilité de fixer manuellement les charges, tant actives que réactives, soit individuellement, soit de façon globale. GESTION DES PRODUCTIONS Les productions peuvent être fixées de la même manière que les charges, automatiquement ou manuellement, en actif et en réactif. Le mode de régulation (PQ ou PV) peut également être choisi. Lors du calcul, le système effectue la recherche de l'ensemble des postes connectés au départ X (gestion de la topologie) puis corrige la puissance de chaque poste en fonction de l'intensité totale appelée sur le départ concerné, selon la formule suivante : 2.1.3. CALCUL L'outil permet d'effectuer à la fois des calculs de transit et des calculs de puissance de court-circuit. Dans le cadre d'un calcul de puissance de court-circuit, plusieurs options sont possibles : - choix du type de court-circuit (mono, bi, tri) … choix de l'emplacement du défaut prise en compte ou non des charges impédance de défaut avec liste des contributions spécifiques 2.1.4. RÉSULTATS Les résultats sont accessibles à la fois dans des tableaux récapitulatifs contenant toutes les valeurs relatives à la zone sélectionnée et graphiquement. A titre d'exemple, une surcharge sur une portion de réseau apparaît graphiquement à l'écran dans une couleur spécifique et paramétrable. Il est aussi possible de distinguer plusieurs stades de surcharge et de leur associer, bien sûr, une couleur différente. Le dépassement d'une puissance de court-circuit en un nœud donné par rapport à un seuil paramétrable peut également être visualisé graphiquement. Cette surveillance est réalisée pour tous les éléments du réseau, qu'il s'agisse d'un câble, d'une barre, d'un disjoncteur … Les valeurs calculées sont également accessibles graphiquement, sur les objets concernés. 2.2. Gestion de la qualité 2.2.1. PRÉSENTATION GÉNÉRALE COMPTABILISATION DES COUPURES Le logiciel de gestion de la qualité permet la comptabilisation des coupures en tout nœud du réseau et jusqu'au départ basse tension des postes HTA/BT (limite de représentation actuelle du réseau). A terme, lorsque le réseau basse tension sera représenté (par importation des données du SIG) la comptabilisation des coupures pourra se faire jusqu'au client final, individuellement. Les coupures peuvent être comptabilisées de 2 manières : - comptabilisation en durée et en nombre, avec un lien avec l'incident qui est à l'origine du défaut - comptabilisation suivant les règles du contrat Emeraude, avec gestion et surveillance des seuils contractuels à ne pas dépasser (en particulier, suivi des coupures longues et coupures brèves). SUIVI ET GESTION DES INCIDENTS Parallèlement à la gestion de cette qualité vue du client, un suivi des incidents à l'origine des coupures est réalisé. Ainsi, pour chaque défaut, une fiche d'incident est ouverte. Elle permet la saisie d'informations complémentaires, entre autres, sur les causes et le siège du défaut, ainsi que sur les éventuels facteurs aggravants comme les conditions météorologiques au moment de l'incident. Cela permet de disposer d'une typologie des incidents ainsi que de statistiques riches d'enseignement dans le cadre de l'exploitation des réseaux. Ces deux modules confondus fournissent donc une double vision de la qualité : - la qualité vue du client (respect de règles contractuelles, respect de la qualité standard …) - la qualité vue du réseau, avec une mise en évidence, portion de réseau par portion de réseau, ouvrage par ouvrage, des points faibles du réseau, pour un retour d'expérience vers les entités chargées de la planification (renouvellement /investissement / maintenance sélective) 2.2.2. PRINCIPES DE GESTION Pour chaque incident, un opérateur rejoue, en mode étude, la chronologie des manœuvres effectuées (celleci incluant la chronologie des automatismes de réseau), de la manière suivante : A partir d'une empreinte de réseau, correspondant en principe à une empreinte mémorisée automatiquement par le système suite à un déclenchement, l'opérateur saisit, avec horodatation (hh, mn, ss, ms) tout changement de position des organes de manœuvre. Lorsque la chronologie est rejouée, un algorithme de calcul scrute la topologie du réseau et affecte, en chaque nœud jusqu'au départ BT, les coupures en temps et en nombre. Un second algorithme de calcul interprète dans la foulée ces coupures au sens du contrat Émeraude. Pour les clients Émeraude, il est ainsi possible de visualiser l'historique des coupures et des incidents en se positionnant simplement sur le poste de transformation alimentant le client. Le même principe est utilisé pour un départ BT. Lorsque la chronologie est entrée dans le système, elle peut être rejouée en pas à pas par le système, associée à une visualisation graphique (coloration dynamique du réseau) permettant de visualiser l'incidence de chaque manœuvre. Remarque : UEM a fait le choix de rejouer la chronologie des incidents car il paraît très difficile d'automatiser cette gestion, pour plusieurs raisons : - un incident ne correspond pas forcément à une seule coupure. La génération d'une fiche d'incident ne peut donc pas être associée automatiquement à l'apparition d'une coupure - lors d'une panne, l'agent intervenant sur le terrain ne prévient pas en temps réel et au fur et à mesure le dispatcher des manœuvres qu'il effectue sur le terrain. Il y aurait donc tout de même une saisie complémentaire à réaliser a posteriori.
