Telechargé par Mohamed ous

Mémoire ABOUMALIK Moaad

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Université
niversité Abdelmalek Essaadi
Ecole Nationale
ationale des Sciences Appliquées de Tétouan
étouan
Mémoire de Fin d’Etudes
Pour l’obtention du diplôme
D’Ingénieur d’Etat
Génie des Systèmes de Télécommunications
Télécommunication & Réseaux
Promotion_2011
Etude & Implémentation du réseau
réseau de communication du
système de protection et de consignation d’état à MPI
Groupe Office
O
Chérifien des Phosphates S.A
S
M. Moaad ABOUMALIK
Soutenance le 28 Juin 2011
Jury :
M. Mohammad ESSAAIDI........................Président
ESSAAIDI........
Président (Chairman IEEE, Enseignant UAE)
M. Abderrahim TAHIRI.........................................................
.........................................................Enseignant
nseignant (ENSA Tétouan)
Mme. Alia ZEKRITI................................................................
................................................................Rapportrice
Rapportrice (ENSA Tétouan)
M. Otman CHAKKOR.............................................................
.............................................................Enseignant
Enseignant (ENSA Tétouan)
M. Anass HAJJAJI....................................................................
....................................................................Enseignant
Enseignant (ENSA Tétouan)
Encadrants :
M. Adil ETTANGI.........................................Chef
................................Chef du service IDS/MM/ME (OCP_SAFI)
(OCP
M. Mohammad ESSAAIDI............................................Chairman
ESSAAIDI............................................Chairman IEEE, Enseignant UAE
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
E.N.S.A.Tétouan
Tétouan
en collaboration avec
Page : 2
O.C.P S.A.
Projet de Fin d’Etudes : Etude et Implémentation du réseau de communication du système de
protection et de consignation d’état à Maroc phosphore Safi
Année Universitaire : 2010/2011
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 3
Dédicace :
A
mes chers parents en témoignage de ma reconnaissance pour leur amour, leur
affection ainsi que leur sacrifice qu’ils ont gratifié pour mon éducation et ma
formation,
A
A
A
A
mes chères frères : Anas, Mohamed Ayman, Mohamed El mahdi et Zakaria,
la famille ABOUMALIK et particulièrement mes oncles Saïd et Abdessalam,
la famille LAFINTI et particulièrement mon oncle Abdellatif,
tous mes frères et mes sœurs musulmans, qui adorent et qui craignent Allah,
Je dédie ce modeste travail.
Moaad Aboumalik
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 4
Remerciements :
Au nom d’ALLAH le tout miséricordieux, le très miséricordieux.
Ce travail, ainsi accomplie, n'aurait point pu arriver à terme, sans l'aide et le soutien et tout le
guidage d'ALLAH, louange au tout miséricordieux ; le seigneur de l'univers.
En second lieu, je tiens à remercier mes parents ainsi que toute personne ayant aidé, de prés ou de
loin à l'achèvement de mon Projet de Fin d’Etudes.
Je remercie particulièrement :
Mes parrains du stage :
o M. Adil ETTANGI ; chef du service IDS/MM/ME à MPI SAFI,
o M. Mohammad ESSAAIDI; Enseignant chercheur à l’Université Abdelmalek Essaadi.
Tous les agents du service électrique Maroc Phosphore I :
o M. KASIMI, M. MOUHALA, M. TAIH, M. ZEHROUNI, M. FATHI, M.ERRAKKAZ,
M. AARAB, M. SAADALLAH, M. MAAROUFI, M. AZNAKI, M. HDDAJ, M.
MOUIMI, M.CHIBI, M.MRIBEH, M.ASABAN, M.WALID, M. ABALOUAH et M. EL
ASSFOURI.
Le staff technique des services électriques MC et MPII, et particulièrement :
o M. ETTAHIRI, M. BILAL et M. MAKAN.
Tout le corps professoral de l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées et particulièrement :
o M. Otman CHAKKOR, M. Naoufel RAISSOUNI, M. Otman AGHZOUT, M.
Abderrahim ETTAHIRI et Mme Amel NEJJARI.
Le corps administratif de l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées et particulièrement :
o Monsieur le Directeur Kamaleddine ELKADIRI, M. Youssef ZERTITI et Mme Laila
BEN EL AMINE.
Tous les élèves ingénieurs de l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées de Tétouan et
particulièrement ceux de la filière GSTR.
En fin, je ne peux pas oublier de remercier le corps professoral et administratif de la Faculté des
Sciences de Tétouan pour leurs efforts et collaboration dignes du respect et de reconnaissance.
Merci à tous
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 5
Résumé :
L
e monde des réseaux industriels a radicalement changé depuis l’introduction des
systèmes de télécommunications et de télégestion.
L’apparition de l’intelligence dans ce type de réseaux, connu sous « SMART GRID », a
conduit vers la confusion des réseaux informatiques avec ceux électriques et a permet
d’élargir les taches confiées à un architecte de Réseaux Locaux.
Ce Projet de Fin d’Etudes, qui constitue une composante du projet confié par : Groupe
Office Chérifien de Phosphate S.A et sous-traité à : Groupe AREVA T&D s’inscrit dans la
politique générale adoptée par l’OCP Group S.A qui vise à rénover les installations vielles et
améliorer la sécurité de leurs réseaux internes.
Le but est de pouvoir renouveler le système de protection du réseau Moyenne Tension afin
de permettre la remise à niveau de l’installation vis-à-vis de la technologie actuelle, la
supervision, la télétransmission et la remontée des données dudit système vers une salle de
conduite déportée dans la vision de faire des traitements.
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Page : 6
Abstract:
T
he world of industrial networks has changed dramatically since the introduction of
telecommunications systems and remote management.
The emergence of intelligence in such networks, known as "smart grid" has led to
confusion with those of computer networks and electrical broadens the tasks entrusted to an
architect of local networks.
The End of Studies Project, which is a component of the project given by: O.C.P Group SA
and sub-contracted to: AREVA T&D is part of the policy adopted by the OCP Group SA, which
aims to renovate old facilities and improve the security of their internal networks.
The aim is to renew the system of protection of medium voltage network in order to allow
the upgrading of the system into the current technology, supervision, remote transmission of
data and the rise of the system to a room driving in the remote vision to treatment.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 7
Table des illustrations :
Figure 1 : [Tableau] Quelques dates clés de l’OCP S.A. ...................................................................... 23
Figure 2 : Stratégie de l’OCP S.A. ........................................................................................................ 24
Figure 3 : Organigramme général de l’OCP S.A. ................................................................................. 25
Figure 4 : Organigramme de la direction de production et de site SAFI-IDS-1er Février 2011 ............ 26
Figure 5 : Chaîne de production de MPI ............................................................................................... 27
Figure 6 : Planification du projet à l’aide de Ms Project 2007 .............................................................. 32
Figure 7 : Ordonnancement des taches à effectuer ................................................................................ 32
Figure 8 : Diagramme de GANTT ........................................................................................................ 33
Figure 9 : Schéma unifilaire du réseau de Maroc Phosphore I.............................................................. 36
Figure 10 : Cellule de protection arrivée MPII ..................................................................................... 37
Figure 11 : Les relais de protection et leurs réglages des TAs I et II. ................................................... 37
Figure 12 : cellule de protection du TA................................................................................................. 38
Figure 13 : Les relais de protection et leurs réglages du TA III. ........................................................... 38
Figure 14 : Réglage de protection pour le départ transfo MT/BT ......................................................... 38
Figure 15 : Caractéristiques les liaisons MT ......................................................................................... 39
Figure 16 : Système limiteur Is sur chariot dans une cellule de distribution de MPI ............................ 40
Figure 17 : Cout de la maintenance préventive des relais analogiques ................................................. 42
Figure 18 : Le nombre de déclenchement du limiteur Is depuis l'année 80 .......................................... 43
Figure 19 : Nombre de limiteur Is explosé depuis 1980........................................................................ 43
Figure 20 : Prix d’achat en 1997 ........................................................................................................... 44
Figure 21 Cout de réparation. ................................................................................................................ 44
Figure 22 : Actigramme de l’analyse niveau 1 ...................................................................................... 45
Figure 23 : Actigramme niveau 2_fonction numérisation ..................................................................... 45
Figure 24 : Actigramme niveau 2_fonction acquisition ........................................................................ 46
Figure 25 : Actigramme niveau 2_fonction traitement ......................................................................... 46
Figure 26 Actigramme niveau 2_fonction transfert .............................................................................. 47
Figure 27 : Actigramme niveau 2_fonction analyse et envoi d’ordre ................................................... 47
Figure 28 : Situation projetée avec les relais numériques ..................................................................... 52
Figure 29 : Synoptique de numérisation proposée ................................................................................ 53
Figure 30 Schéma de principe du limiteur inductif. .............................................................................. 54
Figure 31 : Principe de l’architecture GSM proposée ........................................................................... 56
Figure 32 Architecture GSM à implémenter ......................................................................................... 57
Figure 33 : Les différentes topologies de réseaux de communication facilitant l’intelligence des sous
stations A, B et C................................................................................................................................... 57
Figure 34 Topologie de base du réseau proposé.................................................................................... 58
Figure 35 : MODBUS ; Mécanisme de Question/Réponse ................................................................... 59
Figure 36 MODBUS ; Mécanisme de diffusion .................................................................................... 59
Figure 37 : Approche de l’implémentation des protocoles IEC 61 850 ................................................ 60
Figure 38: MiCOM C264P – CARTE BIU241 ..................................................................................... 62
Figure 39: MiCOM C264P – CARTE CPU260 C264P/FR HW/C21 Caractéristiques physiques ...... 63
Figure 40: MiCOM C264P – CARTE DSP IOS ................................................................................... 63
Figure 41: MiCOM C264P – CARTE DIU210 ..................................................................................... 64
Figure 42: MiCOM C264P – CARTE DOU200 ................................................................................... 65
Figure 43: MiCOM C264P – CARTE CCU200.................................................................................... 65
Figure 44 : MiCOM C264P – Carte TMU210 ...................................................................................... 66
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 8
Figure 45 Architecture réseau à implémenter_ niveau station + niveau intermédiaire ......................... 67
Figure 46 Architecture réseau à implémenter _ niveau processus ........................................................ 68
Figure 47: MiCOM C264P – CARTE SWU200 ................................................................................... 69
Figure 48: MiCOM C264P – MODULE ECU201 ................................................................................ 69
Figure 49 : Récapitulatif des choix........................................................................................................ 70
Figure 50 : Fonctions assurées par d’autres équipements de l'installation ........................................... 70
Figure 51 : Les Caractéristique majeurs des postes locaux et poste ingénieur ...................................... 71
Figure 52 : Regroupement de données pour le consignateur d’état ...................................................... 72
Figure 53 Remontée de données vers SCADA ..................................................................................... 73
Figure 54 : Choix de la CPU de la station Quantum ............................................................................. 74
Figure 55 : Circuit électronique de protection : relais fréquence / Tension .......................................... 75
Figure 56 : Circuit de Déclencheur générale, disjoncteurs TRANS et de disjoncteur générale 60Kv .. 75
Figure 57 : Pilote du protocole MODBUS ............................................................................................ 76
Figure 58 : Attribution des variables du programme FBD .................................................................... 76
Figure 59 : Simulation : Le relais de protection n’a détecté aucune perturbation ................................. 77
Figure 60 : Simulation du réseau en cas de stabilité ............................................................................. 77
Figure 61 : Simulation : Le relais de protection a détecté deux défauts ................................................ 78
Figure 62 : Simulation : Consignation d’état de défaut & Coupure de circuit par disjoncteurs............ 78
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 9
Table des matières :
Chapitre I : Préface au projet
I.1
Généralité sur la télégestion : ................................................................................................. 17
1.
Présentation : ........................................................................................................................... 17
2.
Système de télégestion : ........................................................................................................... 17
3.
Avantage des systèmes de télégestion : .................................................................................. 18
4.
Supports de transmission dédiés à la télégestion : ................................................................ 18
I.2
Généralités sur les systèmes de protection électriques : ...................................................... 20
1.
Rôle d’un système de protection : .......................................................................................... 20
2.
Composants d’un système de protection : ............................................................................. 20
3.
Qualité requises pour les systèmes de protection : ............................................................... 21
Chapitre II: Présentation de l'organisme d'acceuil
II.1
Présentation générale de l’OCP S.A : .................................................................................... 23
1.
Rôle & Responsabilités socio-économiques :......................................................................... 23
2.
Quelques dates clés :................................................................................................................ 23
3.
Stratégie : ................................................................................................................................. 24
4.
Atouts : ..................................................................................................................................... 24
5.
Produits commercialisés : ....................................................................................................... 24
6.
Produits en développement : .................................................................................................. 24
7.
Organisation générale : ........................................................................................................... 25
II.2
Présentation du lieu de stage : ................................................................................................ 25
1.
Direction de production et de site SAFI-IDS : ...................................................................... 25
2.
Présentation de la plate forme Industrielle MPI : ................................................................ 26
3.
Service électrique : .................................................................................................................. 27
Chapitre III: Analyse & planification du projet
III.1
Analyse du Cahier des charges : ............................................................................................ 30
1.
Enoncé : .................................................................................................................................... 30
2.
Analyse fonctionnelle : ............................................................................................................ 30
III.2
Planification du projet : .......................................................................................................... 31
1.
Présentation: ............................................................................................................................ 32
2.
Ordonnancement : ................................................................................................................... 32
3.
Diagramme de GANTT: ......................................................................................................... 33
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 10
Chapitre IV:Situation actuel / Situation projetée
IV.1
Etat de l’art du réseau MT de Maroc Phosphore I : ............................................................ 35
1.
Sous station A (23EF21) :........................................................................................................ 35
2.
Sous station B (23EF25) : ........................................................................................................ 35
3.
Sous station C (23EF27) :........................................................................................................ 35
4.
Poste ONE 60KV : ................................................................................................................... 36
IV.2
Description de protections existantes : .................................................................................. 37
1.
Protection arrivée MPII 60 000V ........................................................................................... 37
2.
Protection des transformateurs 60 000/6000V :.................................................................... 37
3.
Protection des Groupes turbo alternateurs 6000V :............................................................. 37
4.
Protection des départs transformateurs MT/BT : ................................................................ 38
5.
Protection des liaisons entre les Jeux de Barres MT :.......................................................... 39
6.
Protection au niveau du couplage Transversal:.................................................................... 39
7.
Protection au niveau du couplage Longitudinal: .................................................................. 39
IV.3
Etude de Faisabilité du projet ................................................................................................ 40
1.
Préface : .................................................................................................................................... 40
2.
Etude critique des protections MT existantes :..................................................................... 41
Chapitre V: Scénario de numérisation
V.1
Migration vers la technologie numérique : ........................................................................... 51
V.2
Alias de numérisation du système : ........................................................................................ 53
1.
Capteurs : ...................................................................................................................................... 53
2.
Relais numériques : ....................................................................................................................... 53
V.3
Autres modifications : (Changement de la protection du couplage longitudinal) ............. 54
Chapitre VI: Scénario de conception réseau
VI.1
Conception du réseau sans fil: ................................................................................................ 56
VI.2
Conception du réseau filaire : ................................................................................................ 57
Chapitre VII:Cahier des résultats
VII.1
Résultats au niveau de numérisation du système : ........................................................... 62
VII.2
Implémentation du réseau de communication:................................................................. 67
VII.3
Remontée des données du réseau vers la salle de supervision (SCADA)........................ 72
1.
Regroupement des données de consignation de défaut ........................................................ 72
2.
Remontée de données : ............................................................................................................ 73
VII.4
1.
Simulation: ........................................................................................................................... 73
Objectif :................................................................................................................................... 73
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 11
2.
Elaboration du Circuit électronique de protection : ............................................................ 74
3.
Elaboration du Circuit d’action :........................................................................................... 75
4.
Pilote des protocoles de communication :.............................................................................. 76
5.
Résultats de simulation : ......................................................................................................... 76
VII.5
Etude technico-économique :.............................................................................................. 79
1.
Introduction ............................................................................................................................. 79
2.
Evaluation des coûts :.............................................................................................................. 79
Conclusion générale .............................................................................................................. 81
Référence : .................................................................................................................................... 82
Annexes……………………………………………………………………………………………………….
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 12
Introduction générale :
D
ans le cadre de mon Projet de Fin d’Etudes; projet qui s’est déroulé au sein du groupe OCP et
exactement à Maroc Phosphore I, il m’a été confié de définir de nouvelles architectures de
réseaux de communication pour les protections des sous stations A (23EF21), B (23EF25) et
C (23EF27) de la centrale thermoélectrique de MPI.
En effet, il n’y a pas de réseau de communication entre les protections installés à l’heure actuelle, vu
que la capacité des équipements de l’ensemble : système de protection est limitée dans son rôle initial :
la sécurité du réseau représenté par les 3 sous station précitées.
Le cahier des charges proposé par l’encadrant ; chef du service IDS/MM/ME indique qu’avant
d’entamer le corps du projet ; il va falloir passer par une phase primordiale qu’est la migration vers la
technologie de protection numérique à la place de celle électromagnétique existante depuis la
naissance du complexe MP11.
Cette phase s’avère importante non seulement pour implémenter un réseau de communication, mais
aussi bien pour améliorer le rendement et la qualité de protection au sein du réseau MT. Cependant ;
une question intéressante se pose c’est : pourquoi on a besoin de définir des architectures de
communication entre des équipements de terrain et dont leur rôle est la protection du réseau électrique
Moyenne Tension ? Pour répondre à cette question il faut voir la stratégie2 suivie par le groupe vis-àvis de la production de l’énergie électrique interne d’une part, et sur le plan de renouvellement des
installations vieilles d’une autre part.
Ainsi, la forte croissance de la production d’énergie électrique décentralisée au sein des 3 plates
formes Industriels de Maroc Phosphore SAFI3 complique particulièrement la gestion des réseaux MT
et BT, et ce d’autant plus s’il s’agit de productions stochastiques. Il est donc indispensable de rendre le
réseau électrique de plus en plus intelligent4 et de centraliser leurs données vers une salle de conduite.
La télégestion centralisée désigne l’ensemble des produits qui mettent en œuvre les technologies de
l’informatique, de l’électronique et des télécommunications, afin de permettre un contrôle à distance
d’installations techniques géographiquement réparties ou isolées.
Le projet est divisé en deux grandes parties à savoir :
Partie I : Mise en situation ;
Dans cette partie, a été présenté brièvement l’organisme d’accueil et le service dont je me suis
affecté, par la suite, une analyse se portera sur les différentes taches à effectuer et en définitif, a été
étudié la faisabilité du projet.
1
Depuis 1975.
Voir chapitre II
3
Les 3 plates formes Maroc Chimie, Maroc Phosphore I, Maroc Phosphore II
4
En termes : Contrôle/commande et Supervision.
2
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 13
Partie II : Mise en œuvre ;
Cette partie constitue la pierre nodale de mon étude et dans laquelle j’ai proposé les différentes
solutions envisageables afin de choisir la solution la plus performante aussi bien au niveau qualitatif
qu’au niveau économique. J’ai ensuite synthétisé l’étude par une présentation des résultats atteints.
En fin, une conclusion générale sera portée pour résumer le travail effectué.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Partie : I
Mise en situation
Page : 14
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Contenu :
Chapitre I : Préface au projet
I.1 Généralités sur les systèmes de télégestion
I.2 Généralités sur les systèmes de protection électrique
Chapitre II : Présentation de l'organisme d'accueil
II.1 Présentation générale du groupe OCP S.A :
II.2 Présentation du lieu de stage :
Chapitre III : Analyse et planification du projet
III.1 Analyse du cahier des charges
III.2 Planification du projet
Chapitre IV : Situation actuelle & Situation projetée
IV.1 Etat de l’art de réseau MT de MPI
IV.2 Etat actuel des protections du réseau MPI
IV.3 Etude de faisabilité du projet
Page : 15
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 16
Chapitre I
Préface au projet:
RESUME :
‘‘Dans ce chapitre, ont été présenté des
notions générales dont j’estime
nécessaires pour entamer la
problématique du projet.
Ainsi ; j’ai commencé par une étude
généraliste concernant la télégestion, leurs
avantages et leurs supports de
transmission, et ai terminé ce chapitre par
des notions fondamentaux en systèmes de
protection des réseaux électriques ’’
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 17
Généralité sur la télégestion :
1. Présentation :
La télégestion désigne l’ensemble des produits qui mettent en œuvre les technologies de
l’informatique, de l’électronique et des télécommunications, afin de permettre un contrôle à distance
d’installations techniques géographiquement réparties ou isolées.
La télégestion offre une panoplie d’outils tels que :
Téléalarme : être alerté automatiquement en cas de panne ou de défaut de fonctionnement
d’une installation,
Télé contrôle : contrôler en permanence et à distance le fonctionnement d’une installation,
Télécommande : agir à distance sur les équipements contrôlés,
Télégestion : enregistrer les informations afin d’analyser, d’optimiser et de gérer à distance le
fonctionnement des installations contrôlées.
Ainsi, la télégestion offre des solutions permettant d’améliorer le fonctionnement des réseaux et d’en
réduire les coûts d’exploitation et de gestion. Elle permet également d’améliorer les conditions de
travail du personnel chargé d’assurer le bon fonctionnement des installations et contribue à augmenter
la qualité de service rendu aux usagers.
2. Système de télégestion :
En général, un système de télégestion se compose:
D’équipements d’acquisition d’informations appelés généralement postes locaux de télégestion. Ces
équipements se présentent sous forme de coffrets électroniques installés à proximité des équipements à
contrôler. Les informations contrôlées sont acquises soit par des contacts dans les armoires électriques,
soit par l’intermédiaire de capteurs (de niveau, pression, débit…), automates programmables,
régulateurs, compteurs…Les postes locaux de télégestion effectuent ensuite des traitements sur ces
informations, qui permettent par exemple :
De prévenir une personne d’astreinte en cas d’alarme
D’établir automatiquement des outils synthétiques de suivi d’exploitation comme les relevés
périodiques des états, des mesures ou les bilans d’exploitation tels que les calculs périodiques de
nombre d’apparitions et durées sur des états…
De commander à distance les équipements contrôlés.
De multiples capacités de communication qui permettent d’acheminer les informations contrôlées
vers un système de centralisation ou de diffusion de données.
D’équipements de centralisation de données appelés généralement postes centraux de télégestion.
Ces équipements sont généralement installés au bureau de contrôle central du réseau. Ils se présentent
sous forme d’un ordinateur et de logiciels d’exploitation.
D’équipements de transmission d’informations vers le personnel d’astreinte ou de maintenance tels
que téléphones portables, PC ou terminaux portables.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 18
3. Avantage des systèmes de télégestion :
La télégestion offre des solutions permettant d'améliorer le fonctionnement des réseaux et d'en réduire
les coûts d'exploitation et de gestion. Elle permet également d'améliorer les conditions de travail du
Personnel chargé d'assurer le bon fonctionnement des installations et contribue à augmenter la qualité
du service rendu aux usagers. (4)
i.
Optimiser le fonctionnement des équipements :
La télégestion permet de surveiller de manière continue et en temps réel un processus et aide
en permanence à en contrôler le bon fonctionnement. En cas de panne ou de défaut, l'alerte est
automatiquement et immédiatement transmise au Personnel de maintenance.
La décentralisation des données (archivage local au niveau des postes locaux) offre un atout
supplémentaire pour faire face à d'éventuels incidents de sauvegarde du poste central.
ii.
Assurer un service optimum :
La possibilité d'établir un diagnostic immédiat et de pouvoir agir à distance permet de réduire des
temps d'interruption de service. Sur apparition d'une panne, le Personnel de maintenance intervient sur
l'installation en connaissant l'origine de l'incident, et prévoit éventuellement le matériel de rechange
adéquat. La possibilité d'envoyer des alarmes sur téléphone portable est mieux vécue par le Personnel
d'astreinte, car il reste libre de tout mouvement pendant son service.
iii.
Assurer des gains d’exploitation :
La réduction des coûts d'énergie (pompage durant les heures de tarification électrique réduite,
optimisation en fonction des besoins réels…) et des coûts de déplacement (plus de visite systématique)
permettent de dégager des économies certaines.
iv.
Réaliser une analyse précise :
La télégestion livre toutes les données concernant le réseau sous forme de bilans complets, qui
reflètent son «état de santé» : durée de vie des pompes (nombre de démarrages et temps de
fonctionnement…), rendement du réseau, sectorisation, …
4. Supports de transmission dédiés à la télégestion :
Grâce à l’évolution des technologies de l’information et de la communication, les architectures des
systèmes de télégestion bénéficient, plus que jamais, d’un nombre important des supports de
transmission. Cependant, le choix du support adéquat demeure une nécessité et ce en fonction de la
nature du site industriel à télé gérer, la taille de l’information à transmettre, l’architecture utilisée…etc.
Cette diversité dévoile de multiples systèmes de télégestion, parmi lesquels:
i.
Télégestion par GSM dédié
Télégestion par câble
Télégestion par GSM :
En utilisant la technologie GSM comme support de communication, le système de télégestion permet
de surveiller en permanence les équipements techniques, les sites industriels…etc. En procédant par le
transfert de messages alphanumériques SMS sur un portatif, il offre une panoplie d’outils comme la
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 19
télésignalisation, la télécommande, le télé-comptage et la télémesure. Parmi les applications, on
trouve : l’aéroportuaire, le ferroviaire, l’eau et l’assainissement…
Les principales caractéristiques de cette télégestion se résument dans les points suivants :
Fonctionnement dans la bande 890-915MHz (mobile vers réseau) et 935-960MHz (réseau vers
mobile)
Espacement de 200kHz entre les porteuses
Débit en ligne par porteuse : environ 270kbits/sec.
La vitesse de transmission de données peut atteindre 9600 bauds
C’est un réseau sécurisé assurant la confidentialité des communications.
Comme toute technologie, la transmission par GSM présente des limites comme le problème
de couverture et un délai de réception de données dépendant de la charge du réseau.
ii.
Télégestion par câble :
Câble coaxial :
Le câble coaxial a longtemps été le câblage de prédilection, pour la simple raison qu'il est peu coûteux
et facilement manipulable (poids, flexibilité, ...).
Le câble coaxial peut être utilisé sur des longues distances variant de 3000m à 15km avec une vitesse
de 5Mbits/sec à 10Mbits/sec. Cependant, il nécessite des répéteurs.
Double paire torsadée :
Ses principales caractéristiques sont :
Distance : 500m à 4km avec répéteurs
Vitesse : 125 à 500 kbits/sec.
Parmi ses avantages, on peut citer :
Disponibilité
Coûts faibles
Ses inconvénients peuvent être résumés en :
Nécessité de multiples lignes et modems
Non-flexible
Fibre optique :
La fibre optique est un câble possédant de nombreux avantages :
Légèreté
Immunité au bruit
Faible atténuation
Tolère des débits de l'ordre de 100 Mbps
Largeur de bande de quelques dizaines de mégahertz à plusieurs gigahertz
Le câblage optique permet des connexions sur des longues distances (de quelques kilomètres à 60 km
dans le cas de fibre monomode). De plus, ce type de câble est très sûr car il est extrêmement difficile
de le mettre sur écoute.
Toutefois, son utilisation est bridée par son coût élevé.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
I.1
Page : 20
Généralités sur les systèmes de protection électriques :
On désigne par un système de protection, l’ensemble d’appareillages chargés de mettre à l’abri de tout
état de fonctionnement anormal. Ce dernier étant engendré par un défaut accidentel ou d’une charge
inadmissible dans un élément du réseau.
1. Rôle d’un système de protection :
Les réseaux électriques industriels sont affectés de perturbations qui peuvent mettre en cause :
la sécurité des personnes,
la pérennité du matériel,
la continuité et la qualité du service rendu et dont il faut chercher à minimiser les
conséquences.
Tout défaut doit être : détecté, identifié et l’ouvrage affecté doit être éliminé rapidement du réseau,
c’est le rôle des systèmes de protections. Les défauts rencontrés dans une installation sont de différents
types :
Surcharge ;
Court-circuit (défaut triphasé ou biphasé) ;
Fuite de courant à la terre (défaut monophasé) ;
Creux ou absence momentanée de tension ;
Déséquilibres de phases.
La protection du réseau électrique est assurée lorsque les éléments défectueux sont mis hors tension le
plus rapidement possible par les dispositifs de coupures en charge (disjoncteur, discontacteurs,
fusibles…). Ce rôle peut être assuré :
Soit directement à partir d’éléments incorporé aux dispositifs de coupure (relais
magnétothermique) ;
Soit indirectement à partir d’ensembles extérieurs au dispositif de coupure, comprenant les
éléments suivant :
2. Composants d’un système de protection :
i.
Capteurs de mesure :
Assurent d’abord l’isolement par rapport à la haute tension et ensuite ramènent à une échelle plus
commode les grandeurs à mesurer (faible puissance).
ii.
Relais de protection :
Dispositif automatique donnant des ordres de sortie destinés à la commande d’un disjoncteur pour la
mise hors tension d’un circuit, lorsque l’état de la ou les grandeurs électriques qui l’alimentent
franchissent un seuil déterminé (défaut caractérisé par des dépassements).
iii.
Disjoncteur :
Dispositif mécanique capable de couper et de rétablir un circuit (un courant) sous n’importe quelle
condition. Le cas où le système est en défaut est inclus.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 21
3. Qualité requises pour les systèmes de protection :
i.
Qualités :
Un système de protection doit être à la fois :
Sélectif : éliminer à coup sûr du réseau l’élément en défaut et lui seul ;
Rapide : élimination rapide de l’élément en défaut afin de réduire les dégâts éventuels pouvant
survenir suite à la présence d’arcs ou de court-circuit ou risques de propagation de défauts au reste du
réseau ;
Fidélités : mêmes réponses pour toutes sollicitations produites de la même façon et dans les mêmes
conditions ;
Fiable : sûreté (éviter les déclenchements intempestifs) et sécurité (absence de défaut de
fonctionnement) ;
Précis : fonctionnement dans l’intervalle fixé ;
Robuste : capacité de résister aux influences extérieures (champs magnétiques, vibrations, chaleur,
humidité, pollution etc.) ;
Indépendant de la configuration du réseau : système de protection assure ses fonctions quelque soit la
topologie du réseau ;
De faible consommation : pour réduire l’encombrement des réducteurs de mesure et les coûts
d’investissement ;
Sensible : capacités à détecter des courants de court-circuit de faibles valeurs.
L’implantation des protections doit être conçue pour :
- Eliminer les défauts en séparant l’élément défectueux par coupure aval (disjoncteur, fusible) la plus
proche.
- Prévoir des protections de secours (redondance) ;
- Prévoir des protections spécifiques pour certains matériels (transfo, condensateurs,...) ;
- Permettre la modification temporaire des fonctionnements pour effectuer certaines opérations :
travaux sous tension, mise en parallèle de transfo, etc.
ii.
Sélectivité:
C’est la coordination des dispositifs de coupure automatique telle que seule la partie en défaut du
réseau soit mise hors tension par ouverture des disjoncteurs encadrant le tronçon défectueux.
Il existe plusieurs types de sélectivité, parmi lesquels on cite :
Sélectivité Ampérométrique,
Sélectivité Chronologique,
Sélectivité Logique…
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 22
Chapitre II :
Présentation de l’organisme
d’accueil :
RESUME :
‘‘Au début de ce chapitre, j'ai présenté le
groupe Chérifien des Phosphates d’une
façon générale, Ensuite, j'ai enchainé par
la présentation du Pôle Chimie de SAFI puis
celle du Maroc Phosphore I : site dans
lequel j'ai effectué mon stage de fin
d’études.’’
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
II.1
Page : 23
Présentation générale de l’OCP S.A5 :
1. Rôle & Responsabilités socio-économiques :
L’Office Chérifien des phosphates a été créé par le dahir du 07 Aout 1920, alors que les premières
exploitations effectives ont commencé en février 1921 dans la région d’Oued-Zem. En 1975, il s’est
organisé en Groupe nommé « Groupe OCP » jusqu’à 2008 pour se réorganiser en Société Anonyme
nommé OCP Group S.A.
La société joue un rôle capital dans l’économie marocaine. Il y crée richesse et emplois en soustraitant auprès d’un réseau dense d’entreprises qu’il contribue souvent à créer. Il a un chiffre d’affaires
de 6,9 milliards de dollars et produit 40% de l’acide phosphorique et 8,4% des engrais du marché
international.
2. Quelques dates clés :
Dates clés
1920 Création, le 7 aout, de l’Office Chérifien des Phosphates (OCP)
1921 Début de l’exploitation minière(Khouribga)
1921 Première exportation de phosphate (Casablanca)
1965 Début des opérations chimiques (Safi)
1975 Création du Groupe OCP
1998 Début de la production d’acide phosphorique purifié (Jorf Lasfar)
2008 Le Groupe OCP devient OCP Group S.A.
Figure 1 : [Tableau] Quelques dates clés de l’OCP S.A.
5
Pour plus de détails concernant ce chapitre, voir mon rapport de tache : 19 Avril 2011
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 24
3. Stratégiei :
Augmentation de la capacité de production
annuelle de 28 MT à 50 MT (en 7ans).
Stratégie
Industrielle
>>
Stratégie
Commerciale
>> >> >>
Réduction massive
des coûts
Pro activité du portefeuille au niveau mondial et
approche managériale avec de nouveaux instruments
commerciaux
Figure 2 : Stratégie de l’OCP S.A.
4. Atouts :
Les plus importantes réserves de phosphate au monde,
Qualité de phosphate de renommée mondiale,
4 centres d’exploitation minière : 90 ans d’expérience dans la mine,
2 plateformes chimiques : 45 ans d’expérience dans la chimie,
4 ports pour l’export,
Centres de recherche et d’ingénierie.
5. Produits commercialisés :
Phosphate
Acide phosphorique marchand (H3PO4)
Acide phosphorique purifié (APP)
Di-Ammonium phosphate (DAP)
Triple Super Phosphate (TSP)
Mono-Ammonium Phosphate (MAP)
NPK
6. Produits en développement :
i. Engrais spéciaux :
Liquiphos 40 :
Formulation ternaire riche en phosphate répondant à des besoins importants en phosphore des cultures
maraichères et arboricoles. Utilisé en fertigation et permettant aussi le débouchage des goutteurs grâce
à son action acidifiante.
Liquiphos 30 :
Formulation équilibrée et acidifiante, destinée à la fertigation des cultures maraichères et arboricoles à
différents stades de croissance.
Agrimap :
Engrais acidifiant destiné aux stades de démarrage et de croissance, riche en phosphore et en azote
ammoniacal.
ii. Complément d’aliment pour bétail et volaille
Phosphate mono calcique (MCP)
Phosphate bi calcique (DCP)
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 25
7. Organisation généraleii :
Figure 3 : Organigramme général de l’OCP S.A.
II.2
Présentation du lieu de stage :
1. Direction de production et de site SAFI-IDS :
i. Présentation générale :
La direction des industries chimiques à SAFI est l’une des plus grandes plates-formes de fabrication
d’acide phosphorique dans le monde.
Cet ensemble chimique valorise une partie des phosphates extraits de Youssoufia et ceux en
provenance de Ben guérir, afin de produire de l’acide phosphorique et des engrais qui sont quasi
totalité destinés à l’exportation.
Elle est composé de trois complexes industriels situés à peut près 7 Km de SAFI :
La plate forme Industrielle Maroc chimie : Production de l’acide phosphorique et des engrais
TSP.
La plate forme Industrielle Maroc phosphore I : Production de l’acide phosphorique.
La plate forme Industrielle : Maroc phosphore II : Production de l’acide phosphorique.
Maroc Phosphore Safi contient aussi une division des infrastructures portuaires destinée à l’import
et le stockage des matières premières et produits.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 26
ii. Organisation :
er
Figure 4 : Organigramme de la direction de production et de site SAFI-IDS-1 Février 2011
2. Présentation de la plate forme Industrielle MPI :
La division Maroc phosphore I est destinée à la production de l’acide phosphorique et des engrais, il se
compose par des ateliers suivants :
Atelier de fusion et de filtration du soufre,
Atelier de production de l’acide sulfurique,
Atelier d’énergie et fluides,
Atelier d’acide phosphorique,
Atelier de production d’engrais DCP.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Fusion
Soufre solide
Soufre liquide
Broyage
Ph brute
Ph broyé
Page : 27
Filtration
Soufre liquide
pure
Réaction
chimique
Ligne
sulfurique
Acide
sulfurique
98%
H2SO4
Bouillait
Filtration
P2O5
à30%
H2SO4
Diluée
Concentration
Ligne DCP
Acide phosphorique à 50%
Engrais DCP
Vers exploitation
Vers exploitation
Figure 5 : Chaîne de production de MPI
3. Service électrique :
Le service électrique de Maroc Phosphore I occupe une place stratégique dans cette division, il
s’occupe de l’entretien de tous les équipements électriques installés dans les différents ateliers du
complexe et se compose de :
i. Atelier de dépannage :
Elle est constituée de quatre équipes qui font le roulement à quatre (4*8) elle s’occupe de dépannage
des équipements électriques.
ii. Atelier préventif et travaux neufs :
Cette section s’occupe de l’entretien systématique et préventif des machines et des équipements
électriques suivant les plannings annuels d’entretien et nouvelles donnes qui régissent la maintenance
conditionnelle.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 28
iii. Section bureau d’étude et préparation :
Elle s’occupe de la gestion du matériel électrique (contrôle matériel), facturation des prestations du
service électrique, saisie sur système GMAO, actualisation et préservation des documents techniques
et enfin, assurer le suivi du budget annuel d’investissement.
iv. Secrétariat :
Son rôle essentiel est :
Le pointage du personnel du service,
La transmission et la réception du courrier,
L’enregistrement et le classement du courrier.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 29
Chapitre III :
Analyse fonctionnel et
planification du projet
RESUME :
‘‘Dans ce chapitre, j’ai essayé d’ordonner,
caractériser et hiérarchiser les fonctions du
système à implémenter.
Pour ce faire ; j’ai suivi la méthode dite :
S.A.D.T, ainsi j’ai pu attribuer des sous tâches
précises à base des taches récapitulatives
citées dans le cahier des charges en
ordonnançant à l’aide de Ms Project.’’
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
III.1
Page : 30
Analyse du Cahier des charges :
1. Enoncéiii :
OCP Group S.A. ne cesse d'améliorer ses technologies, particulièrement, il veille à sécuriser les
installations, éviter les ruptures de services et assurer par la suite une continuité de productivité, car les
arrêts non programmés ne peuvent qu'influencer négativement la performance de la société et lui
engendrer des pertes considérables (Manques à produire).
Dans cette perspective, et compte tenu de la vétusté du système de protection du réseau Moyenne
Tension de MAROC PHOSPHORE SAFI, le service d'accueil du stagiaire Moaad ABOUMALIK
propose le cahier des charges suivant :
Numérisation du système de protection en effectuant un plan de changement des relais
analogiques par ceux numériques et un changement de la méthodologie d'interconnexion des
stations A, B et C ainsi que toute amélioration possible.
Conception d’une architecture de communication sans fil entre les différents organes du
système numérisé afin de centraliser leurs données.
Dans la même vision, proposer une architecture filaire dudit système.
Comparer vos architectures proposées en vue d’implémenter la solution la plus adéquate.
Etablir un cahier des charges pour la concrétisation de l’étude faite.
Dans le cas ou les 5 taches sont achevées, le stagiaire peut entamer la dernière tache-en optiondécrite comme suite:
Remonter les mesures et les événements vers un consignateur d’état (sequence of events
recorder) y compris les stations ingénieur et supervision.
2. Analyse fonctionnelle :
i. Présentation générale iv:
La première étape consiste à élaborer une analyse fonctionnelle qui a pour objet de modéliser de
manière structurée le système de sorte à favoriser la compréhension de son fonctionnement.
D’après la norme AFNOR NF X 50-151, l’analyse fonctionnelle est une démarche qui consiste à
rechercher, ordonner, caractériser et hiérarchiser les fonctions du produit (matériel, logiciel, processus,
service) attendues par l’utilisateur.
Une « fonction » est l’action d’un élément constitutif d’un système exprimée exclusivement en termes
de finalité.
On distingue deux grandes familles :
Fonction de service (fonction principale) : fonction attendue d’un produit pour répondre au
besoin de l’utilisateur.
Fonction technique : fonction interne au produit nécessaire aux solutions retenues pour assurer
les fonctions de service.
De ces définitions, on déduit que l’analyse fonctionnelle s’effectue sur deux niveaux :
Le niveau 1 qui permet de définir le « tout » et de faire l’inventaire des entrées et des sorties. Il
s’agit d’une analyse fonctionnelle externe.
Le niveau 2 qui consiste en une décomposition hiérarchisée en sous-fonctions et structures
correspondantes. C’est une analyse fonctionnelle interne.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 31
Parmi les outils de description de cette analyse, on peut citer :
La bête à cornes qui permet d’exprimer la recherche du besoin.
La pieuvre permettant de définir les liens entre le système et son environnement.
Le cahier des charges qui permet de décrire et lister les fonctions primaires, secondaires et
contraintes du système étudié.
Le F.A.S.T (Functional Analysis System Technique) permettant la recherche de solutions
technologiques.
Le S.A.D.T (Structured Analysis and Design Technic) qui permet une structure hiérarchisée
par niveau.
Pour ce projet, j’ai opté pour le S.A.D.T pour mettre en évidence les fonctions à assurer et proposer
une approche hiérarchique descendante et modulaire.
ii. Description du S.A.D.T :
La méthode S.A.D.T (Structured Analysis Design technic) est une méthode d’analyse hiérarchique et
descendante apparue en 1977 au sein de la société SofTech Inc et introduite en Europe à partir de
1982. C’est une méthode d’analyse par niveaux successifs d’approche descriptive d’un ensemble quel
qu’il soit.
Le langage S.A.D.T est composé de diagrammes (actigramme et datagramme) obtenus par
raffinements successifs et organisés en hiérarchie. Plus concrètement, il s’agit de boîtes et de flèches
utilisées pour représenter les notions suivantes :
Les entrées : ce sont les flèches horizontales entrant dans les boîtes.
Les sorties : ce sont les flèches horizontales sortant des boîtes.
Les contrôles : les flèches venant du haut du schéma et pointant vers le haut des boîtes.
Actigramme :
Un actigramme est identifié par un verbe d'action, il gère des données désignées par des noms à partir
de directives de contrôle (désignés par des noms aussi). Il génère des données en sortie par création ou
par modifications des données en entrée.
Les données de contrôle ne sont pas modifiées par l'activité mais influent sur son déroulement.
Datagramme :
Un datagramme représente des données crées par des activités génératrices (en entrée) et consommées
par des activités utilisatrices (en sortie), sous le contrôle d’activité de contrôle.
Ainsi, dans un premier temps, nous commençons par une description fonctionnelle de niveau 1 de
notre système pour passer, par la suite, au développement des fonctions techniques en se basant sur
une représentation à base d’actigrammes.
Cette première description me mène à établir l’analyse fonctionnelle niveau 1 et niveau 2.
III.2
Planification du projet :
La planification est parmi les phases d’avant projet les plus importantes. Elle consiste à déterminer et à
ordonnancer les tâches du projet, et à estimer leurs charges respectives. Parmi les logiciels de
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 32
planification des projets, j’ai utilisé MS PROJECT 2007 qui est l'un des outils professionnels les plus
répandus en termes de planification.
1. Présentation:
Figure 6 : Planification du projet à l’aide de Ms Project 2007
2. Ordonnancement :
Figure 7 : Ordonnancement des taches à effectuer
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
3. Diagramme de GANTT:
Figure 8 : Diagramme de GANTT
Page : 33
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 34
Chapitre IV :
Situations actuelle &
projetée
RESUME :
‘‘Le présent chapitre mentionne l’état de
l’art du réseau électrique Moyenne
Tension de l’MPI afin de bien analyser
leurs protections qui constituent le
système analogique à numériser.
Cette analyse lui-même ; me conduit à
critiquer ledit système de protection aussi
bien au niveau quantitatif qu’au niveau
qualitatif.
En fin, j’ai étudié la faisabilité du projet et
imaginé la situation attendue du projet. ’’
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
IV.1
Page : 35
Etat de l’art du réseau MT de Maroc Phosphore I :
Il est utile de voir un aperçu sur le réseau MT, avant de passer à la description de son système de
protection.
Maroc phosphore I a adopté un réseau à structure radiale pour alimenter les différentes unités de
production. Ce réseau comporte trois sous stations autonomes. Chaque sous station est constituées de
deux Systèmes de jeu de barres dont l’un est alimenté par le groupe turboalternateur et l’autre par un
transformateur 60/6.3 KV. Ces trois sous stations sont continuellement reliées par un couplage
longitudinal avec limiteur de courant. Les ateliers sont alimentés par ces trois stations via des liaisons
en câbles ou en barres et qui sont répartis comme suit :
1. Sous station A (23EF21) :
Alimente trois postes :
Le poste 23EF23 desservant les deux lignes phosphoriques A et B, l’atelier d’engrais DCP,
quelques installations en pompage d’eau de mer et en traitement d’eau douce.
Le poste 23EF22 qui desserve des consommateurs MT de la centrale ainsi que les deux lignes
sulfuriques A et B en BT moyennant des transformateurs MT/BT (6 KV/500V).
Le poste 23EF24A qui assure la desserte de l’éclairage de l’ensemble de l’usine et certains
équipements névralgique BT. Ce poste est secouru par un groupe diesel 6.3KV de puissance
2.5 MVA.
2. Sous station B (23EF25) :
Alimente deux postes :
Le poste 23EF24B qui assure l’alimentation de la centrale, des unités sulfuriques et certains
équipements du pompage d’eau de mer.
Le poste 23EF26 alimente la ligne D de l’atelier phosphorique et la ligne B de l’atelier
d’engrais DCP ainsi que quelques éléments de la station de pompage d’eau de mer.
3. Sous station C (23EF27) :
Alimente trois postes :
Le poste 23EF28 qui est partagé en deux parties liées par un disjoncteur longitudinale dont
une tranche peut être alimenté en cas de besoin, par un groupe diesel de 2,5 MW. Il alimente
la quatrième ligne sulfurique et les équipements MT de la quatrième ligne à la centrale
électrique.
Le poste 23EF29 qui dessert la quatrième ligne phosphorique en MT et BT en plus
d’installations auxiliaires comme le pompage de l’eau de mer.
Le poste 23EF30
Le schéma unifilaire du réseau de Maroc Phosphore I est comme suit :
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 36
Figure 9 : Schéma unifilaire du réseau de Maroc Phosphore I
L’alimentation en énergie électrique de la division Maroc Phosphorique I des lignes A, B et D est
réalisée à travers deux sources d’énergie :
Poste ONE 60KV,
La centrale thermique.
4. Poste ONE 60KV :
Le poste ONE 60KV est alimenté par un branchement aérien selon un schéma en double dérivation
par deux arrivées :
Arrivée depuis le poste ONE 60KV de MPII actuellement opérationnelle ;
Arrivée depuis la station de livraison de Tlat Bougadra qui n’est plus branchée.
Le poste ONE 60KV est constitué d’une salle de distribution 60KV contenant quatre disjoncteurs HT :
Arrivée de MPII C62 ;
Arrivée réserve de Tlat Bougadra ;
Départ transformateur 23EB.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
IV.2
Page : 37
Description de protections existantes
e
:
1. Protection arrivée MPII 60 000V
La protection de cette liaison est assurée par :
relais directionnel de terre RSW :
Pdéf=110*5*cos (16-45)
(16
à t=8s
relais ampérométrique
ampérométriq RSA200 :
I>=10A à t=14s
relais ampérométrique RMA4102 :
I0=1,6 A à t=2S
Figure 10 : Cellule
ellule de protection arrivée MPII
relais différentiel
férentiel de ligne : DPDL120
protection
tection de surcharge de ligne :
21mn
2. Protection des transformateurs 60 000/6000V :
Les deux transformateurs HT/MT des sous stations A et C sont équipés par les protections suivantes :
relais R3Ast50 (e31) : Ith=0,6A, T>=3A à t=1s
relais RT22C (e32) : J>=0,25A
relais R1A15(e 38) : J>=0,2A
Pour le transformateur de la sous station B :
relais R3Ast50 (e31) : Ith=0,85A, T>=3A à t=1,2s
relais RT22C (e32) : J>=0,3A
relais R1A15(e 38) : J>=0,2A
3. Protection des Groupes turbo alternateurs 6000V :
Les deux turbo alternateurs (23EP59 et 23 EP 359) HT/MT des sous stations A et C sont équipés par
les protections suivantes :
repère
e24
e25
e230
e231
e232
e233
e260
e261
e262
désignation
Relais de retour de puissance 7RM17 2020
2AA
Relais de puissance 7RM14 20-4AA
20
Relais de surintensité surcharge RA15
Relais temps à max de courant R3As7K
Protection différentielle
différentiel 7UD92
Protection contre dissymétrie de charge
RG81
Protection défaut à la terre rotor RG60
Protection défaut à la terre stator R1W3h
Relais surintensité RA15
réglage
1.8% Pn à t=1s
P=<73% Pn à t=15s
I>4.5A
6AJ> t=5s
I=1A
IR=0.4*
IR=0.4*√35A
à t=3,3
Figure 11 : Les relais de protection et leurs réglages des TAs I et II.
I0=32 mA
I0=8 mA
2mA à 20s
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Page : 38
Figure 12 : cellule de protection du TA
Pour le turbo alternateur de sous station B, les réglages des relais sont:
repère
f232
f240
f230
e231
désignation
Relais surintensité R3 As7
Relais de puissance 7RM14 20-4AA
20
Relais de surintensité surcharge RA15
Relais temps à max de courant R3As7K
Protection contre dissymétrie de charge
RG82
Protection défaut à la terre rotor R3RIW
Protection défaut à la terre stator
R3RIW3h
Relais surtension RV15
Relais détection mini fréquence et
tensionRvf2
f233
e260
f201
f20 2
f270
réglage
1A
Pr=Pn
I=4,5A
6AJ>t 5sec
IR1=0,3A*
IR1=0,3A*√3*5A
IR2=0,8A*
IR2=0,8A*√3*5A
30mAJ>K
Ist=8mA
U>=120V
70% Un pour
fmin=50H
fmin=50HZ
Relais sous excitation
Figure 13 : Les relais de protection et leurs réglages du TA III.
4. Protection des départs transformateurs MT/BT :
Le réglage des protections des arrivés MT des transformateurs MT/BT est présenté dans
dan le tableau
suivant :
Branche
03EF23
23EF24B
23EF28
03EF30
Transfo
MT/BT
03EB10
Réglage des Relais
I>=1.4A / I>>=11A / t=0,4sec
TC
300/1A
03EB01FI
03EB01
034B42
03EB43
I>=1.4A / I>>=11A / t=0,4sec
I>=1.4A / I>>=11A / t=0,4sec
I>=1,1A / I>>=2A / t=0,4sec
I>=1,1A / I>>=2A / t=0,4sec
300/1A
300/1A
150/1A
150/1A
Figure 14 : Réglage de protection pour le départ transfo MT/BT
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 39
5. Protection des liaisons entre les Jeux de Barres MT :
Le tableau suivant présente les caractéristiques globales de toutes les liaisons MT :
Départ
Disjoncteurs de branches
arrivée
Ir(A)
23EF21
23EF25
23EF27
Nombre
Un(KV)
Réglage des Relais-protection des les liaisons
MT
TC
Relais
Réglage
23EF22
D3*1250
2
6,3
500/1A R3As5K
I>= 2A à 0.8 / I>>15A
03EF23
D3*1250
4
6,3
500/1A R3As5K
I>= 3A à 0.8s / I>>15A
23EF24A
D3*1250
1
6,3
500/1A R3As5K
I>= 1.8A à 0.8 / I>>3A
23EF24B
D3*1250
1
6,3
500/1A R3As5K
I>= 2A à 0.8s / I>>10A
23EF26
D3*633
3
6,3
500/1A R3As5K
23EF28
D3*1250
2
6,3
500/1A R3As5K
I>= 1.8A à 0.8 / I>>15A
I>=1,6A à 0,8s /
I>>=10A
23EF29
D3*634
3
6,3
500/1A R3As5K
I>= 1.8A à 0.8 / I>>3A
23EF30
D3*1250
1
6,3
500/1A R3As5K
I>= 1.6A à 0.8s/ I>>10A
23EF31
D3*1250
2
6,3
500/1A R3As5K
I>= 1.6A à 0.8 / I>>3A
Figure 15 : Caractéristiques les liaisons MT
6. Protection au niveau du couplage Transversal:
i. Introduction :
Le souci essentiel de l’exploitant du réseau est la continuité et la stabilité d’alimentation en tension et
en fréquence. Cette qualité d’alimentation et la facilité d’exploitation sont largement améliorées par
l’interconnexion avec le réseau de distribution de l’ONE. Cependant, du fait de cette interconnexion, il
apparait un nouveau danger relatif à l’incidence, sur le réseau interne, de toute perturbation se
produisant dans le réseau ONE. Si l’ont veut bénéficier des avantages de l’interconnexion en évitant
ses inconvénients, il est indispensable de prévoir un dispositif de découplage rapide dés que le niveau
d’une perturbation dans ce réseau est susceptible d’entrainer des répercussions négatives sur le réseau
interne.
ii. Dispositif de protection :
Au couplage transversal, sont installés les relais suivants :
Un relais de surintensité temporisé 7SJ81 (R2As52K),
Un relais de puissance directionnel 7RN90 (R3W7a),
Un relais de fréquence et de tension 7RP95 (RVf2),
Un relais temporisé TTT7111.
7. Protection au niveau du couplage Longitudinal:
Au niveau du couplage longitudinal, l’appareil qui assure la protection est appelé : Limiteur Is.
i. Description :
Le système limiteurs Is utilisé dans l’atelier MPI est installé dans une cellule de distribution de type
compartimenté. Le chariot débrochable avec les trois limiteurs Is, les supports enfichables et les
cartouches jouent alors le rôle de sectionneur, les trois transformateurs de courant de déclenchement
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 40
sont montés en fixe dans la cellule et le dispositif de mesure de déclenchement est installer dans le
compartiment basse tension.
Figure 16 : Système limiteur Is sur chariot dans une cellule de distribution de MPI
Dans le réseau interne de MPI, il existe deux limiteurs Is chaque limiteur interconnecte deux jeux de
barres, un entre (23EF21) et (23EF25) et l’autre entre (23EF25) et (23EF27).
ii. Fonctionnement6 :
Si un court-circuit se produit dans une installation ou au niveau d’un départ, le limiteur Is, déclenche à
la première croissance du courant de court-circuit et divise le jeu de barres de l’installation en deux
sections, ceci avant que le courant instantané n’ait eu le temps d’atteindre une valeur non permise.
Après déclenchement du limiteur Is, le court-circuit est seulement alimenté par le transformateur de la
partie d’installation concernée par le court-circuit. Le courant de court-circuit est ensuite éliminé de
manière sélective par le disjoncteur concerné.
IV.3
Etude de Faisabilité du projet
1. Préface :
L’alternateur doit être rapidement déconnecté du réseau en cas de problèmes. D’une part pour éviter
qu’il ne soit endommagé ou détruit, d’autre part afin d’éviter de perturber le réseau. Ainsi les pôles du
disjoncteur de couplage s’ouvrent en cas de :
6
court-circuit (un relais magnétique à maximum d’intensité par phase),
surcharge,
manque de tension alternateur,
surtension,
D'après les agents de maintenance de l'MPI, l'inconvénient majeur de ce type des limiteurs Is est lorsqu’ils ne
sont pas disponibles au stock en cas de besoin. Ce qui implique que la liaison entre les sous-stations reste
ouverte, ce qui oblige l’OCP de prendre l’énergie de l’ONE ce qui coûte très cher.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 41
retour de puissance (afin d’éviter que la machine synchrone ne fonctionne en moteur et
n’entraîne le diesel ou la turbine, ce qui n’est pas le but recherché ),
protection différentielle contre les défauts internes de l’alternateur (vérification que
défaut de masse,
protection de la machine qui entraîne l’alternateur (survitesse, pression d’huile, température
r r r
I1 + I 2 + I 3 ≈ 0 ),
échappement, palier, ...).
Pour leurs exploitants, les installations de production d’électricité sont importantes et détiennent en
général un rôle bien défini dans le concept de la fourniture d’énergie. Les dispositifs de protection
doivent donc être sélectionnés soigneusement et utilisés correctement. Des exigences analogues se
présentent pour tous les services auxiliaires des centrales électriques.
Des installations de protection numériques à interfaces série peuvent communiquer avec d'autres
appareils de protection ou de contrôle-commande et permettent ainsi de réaliser un nouveau concept
de protection et de technique de contrôle-commande.
La communication entre les appareils et leurs fonctions développe considérablement les possibilités
des fonctions de protection, de commande et de surveillance. Ce concept d'une technique secondaire
unifiée et globale permet en outre d'exploiter les stations sans présence de personnel.
Une étude qualitative fera apparaître les différentes limitations des relais analogiques de protection de
l’alternateur en comparaison avec relais numériques. Une étude quantitative permettra de chiffrer le
coût d'entretien préventif systématique des relais analogiques.
2. Etude critique des protections MT existantes :
i. Etude qualitatif :
Les différentes limitations des relais de protection installés sur le réseau moyenne tension de Maroc
Phosphore I sont en ordre de priorité :
a. Le manque de fiabilité :
La fiabilité exprime le degré de confiance qu'on apporte à un matériel. Les relais de protections sont
des éléments qui sont installées à la mise en service d'un réseau pour fonctionner uniquement quand un
défaut survient. Le temps de stockage et le milieu de fonctionnement contribuent à la réduction de la
durée de vie de ces relais et affectent leur fiabilité.
b. Obsolescence :
Le développement accrue des composants numériques et l'augmentation de leur puissance a permis, à
l'heure actuelle, de proposer des matériels de protection de faible volume, dotés des techniques de la
micro-informatique et intégrant des fonctions supplémentaires à des prix compétitifs.
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Page : 42
c. Dérives de réglage :
Les seuils de courant, de tension, de fréquence ainsi que les temporisations des relais analogiques
existants sont réalisés par des éléments mécaniques et électroniques. Vu l'agressivité du milieu
(poussière, humidité, gradient de température ...) il se
produit une usure entraînant une perte de
précision et des dérives de réglage.
d. Nécessité d'une maintenance accrue :
Pour pallier les dérives de réglages qui peuvent provoquer l'altération de la conduite de service, un
entretien préventif (dépoussiérage, étalonnage, essai de conformité ) est nécessaire pour conserver leur
fiabilité.
e. Stock important des rechanges :
Vu la diversité des types des relais analogiques utilisés, un nombre important des pièces de rechange
et des accessoires (réducteurs de mesure : TC et TP )est stocké au magasin.
La nécessité de minimiser ce stock impose un choix d'un appareillage utilisable par le maximum des
relais de protections.
f. Inconvénients divers :
En plus des inconvénients cités précédemment, d'autres peuvent être signalés tels que :
La difficulté de réglage : les réglages étant effectués par des potentiomètres d'où un manque
de précision. .
L'encombrement.
La non aide à la maintenance : les relais analogiques assurent uniquement la fonction
"protection", mais ne permettent pas les fonctions "diagnostic de défaut" et "auto
surveillance".
ii. Etude quantitative :
L'étude quantitative regroupe le coût de la maintenance préventive des relais analogiques et le coût
d’achat du limiteur Is et leur réparation :
Coût de la maintenance préventive des relais analogiquesv :
Nombre d’agent necessaire
Durée d’intervention
Taux horaire de main d’œuvre
Frequence annuelle
Nombre de relais
2
1heure
54.95 DH
2 fois par ans
8 relais
Le coût total annuel de maintenance des relais 1758.43DH
Figure 17 : Cout de la maintenance préventive des relais analogiques
Nombre de déclenchement du limiteur Is à MPI vi:
Le nombre de déclenchement du limiteur Is dans chaque année depuis 1980 jusqu’à nos
jours et le nombre des limiteurs Is explosés dans MPI, sont stockés dans le tableau suivant :
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
année
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
2000
2001
2002
2003
2004
2005
20062011
nombre de
déclenchement
4
4
3
1
0
0
2
0
0
0
2
0
0
0
2
1
2
1
0
1
0
0
1
0
2
3
10
Page : 43
Nombre de limiteurs
explosé
12
12
9
3
0
0
6
0
0
0
6
0
0
0
6
3
6
3
0
3
0
0
3
0
6
9
12
Figure 18 : Le nombre de déclenchement du limiteur Is depuis l'année 80
14
12
10
8
6
4
nombre de déclenchement
Nombre de limiteurs Explosé
2
0
Figure 19 : Nombre de limiteur Is explosé depuis 1980.
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Page : 44
On remarque que le nombre des limiteurs explosé diminue depuis 1980 jusqu'à maintenant,
expliqué sans doute par la nouvelle politique de rationalisation et la bonne conscience du
personnel, viellant toujours à la continuité du service des installations.
Cout d’achat & réparation vii:
Voici une fiche qui récapitule le coût d’achat du limiteur Is et leur réparation :
DIMENSIONS DE LA CAISSE
VALEUR DU MATERIEL
POIDS BRUT
POIDS NET
1200x850x430
mm
72000,00 DH
186,5 kg
160,5kg
Figure 20 : Prix d’achat en 1997
DIMENSIONS DE LA CAISSE
VALEUR DU MATERIEL
1200x850x430 mm
960000,00 DH
POIDS BRUT
186,5 kg
POIDS NET
160,5kg
Figure 21 Cout de réparation.
Devant ces pertes d’argent qualifie très lourde, l’OCP est vigilant dans ce sens en tirant
l’alarme que les défauts soient minimaux voire très restreintes.
Donc, si l'on renouvèle tout le système de protection existant (y compris ce limiteur), on
aura une hyper vision de toute l'installation, et sans doute un gain potentiel aussi bien en
termes du cout qu'en termes de temps.
3. Scénario de la situation projetée:
i. Analyse fonctionnelle niveau 1 :
Pour l’analyse fonctionnelle niveau 1, il s’agit de déterminer la fonction principale de mon système de
GTC. L’objectif est de :
Augmenter la performance et la qualité du service assurées par les protections des stations A,
B et C ; objectif qui nécessite de remplacer la technologie analogique de ces protections par
celle numérique,
Assurer le Contrôle/Commande desdites protections dans une salle distante de 50 m de
l’ensemble des stations A, B et C 7et cela nécessite la télétransmission de données issues des
protections vers un consignateur d’état à installer dans cette salle de supervision.
En revanche, on peut résumer tout cela par l’Actigramme suivant :
7
Centralisation des données dans un poste déporté.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Tension / Intensité du courant
RTU
Page : 45
Passerelle
SCADA
Deux Fonctions principales :
Mesures/Evénements
à transmettre
Numériser les protections analogiques des
sous stations : A, B et C.
Construire une architecture de
communication entre les 3 sous stations
précitées.
Mesures/Evénements
rapatriées sur le
superviseur central
Figure 22 : Actigramme de l’analyse niveau 1
ii. Analyse fonctionnelle niveau 2 :
Pour ce niveau, on peut recenser les différentes fonctions suivantes :
Fonction Numérisation
Fonction Acquisition
Fonction Traitement
Fonction Communication
Fonction Analyse et Envoi d’ordres
Fonction Numérisation :
Perturbographie8
Perturbographie
Points faibles du
système actuel
Protection fiable et
précis
Fonction :
Numérisation
Correction : Dispositifs
Electroniques Intelligents
Figure 23 : Actigramme niveau 2_fonction numérisation
8
Visualisation de différentes perturbations influençant le réseau MT.
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Page : 46
Fonction Acquisition :
Cette fonction a pour but le prélèvement de l’information en élaborant à partir d’une grandeur
physique une autre grandeur exploitable par la partie commande.
I et/ou U
Données collectées
sur site
Fonction :
Acquérir les données
Informations
exploitables par la
partie commande
+ Capteurs de tension
+ Capteurs d’intensité du courant.
Figure 24 : Actigramme niveau 2_fonction acquisition
Fonction Traitement :
Afin de coordonner la succession des actions, à gérer les dialogues avec les intervenants et les
communications avec d’autres systèmes ainsi qu’assurer le traitement des données et des résultats
relatifs au procédé et à toute sa gestion technique, le calculateur envoie des ordres de sorties à partir
des mesures et événements issus des relais numériques.
U et/ou I
Données des relais
numériques
Fonction :
Traiter les données
Données à envoyer
Calculateur numérique
Figure 25 : Actigramme niveau 2_fonction traitement
Fonction Transfert :
Via un module de communication et une passerelle, la fonction transfert permet d’assurer une
communication en amont avec une station maître SCADA pour le remplissage des données
d'événements horodatés, la réception de commandes maîtresses et une communication en aval avec les
RTU, équipements de terrain esclaves et dispositifs électroniques intelligents (pour la collecte des
données), envoi de commandes et synchronisation de la commande répartie.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 47
U et/ou I
Données au niveau
superviseur
Données au niveau
Calculateur
Fonction : Transfert
Module de communication+Passerelle
Figure 26 Actigramme niveau 2_fonction transfert
Fonction Analyse et Envoi d’ordres
Une dernière fonction consiste à effectuer une analyse afin d’envoyer des ordres, ce qui est mené par
le SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Ce système de télésurveillance et acquisition
de données (SCADA) a pour objectif de concentrer les données, déporter ou centraliser le pilotage du
procédé. Il permet également d’apporter une vision temps réel des états permettant aux opérateurs de
réagir et de décider rapidement ainsi que les premiers outils d’analyses nécessaires aux contrôles des
équipements concernés.
Bref, les informations de terrain provenant des RTU sont centralisées sur une unité centrale permettant
à l’opérateur de commander les actionneurs de son installation.
U et/ou I
Informations parvenues des
RTU
Fonction :
Analyse et Envoi d’ordres
Ordres à exécuter
SCADA
Figure 27 : Actigramme niveau 2_fonction analyse et envoi d’ordre
Cet établissement de l’analyse fonctionnelle niveau 1 et 2 m’a permis de rechercher, ordonner et
caractériser les fonctions de mon système et donc arrêter de manière précise les attentes du projet, ce
qui garantit une définition judicieuse de la solution adoptée.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Partie : II
Mise en œuvre
Page : 48
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Contenu :
Chapitre V : Scénario de numérisation
V.1 Migration vers la technologie numérique
V.2 Alias de numérisation du système
V.3 Autres modifications à apporter
Chapitre VI : Scénario de conception réseau
VI.1 Conception du réseau GSM
VI.2 Conception du réseau filaire
Chapitre VII : Résultats du projet
VII.1 Résultats au niveau de numérisation
VII.2 Implémentation du réseau de communication
VII.3 Remontée des données vers un Consignateur d’état
VII.4 Test de communication
VII.5 Etude technico-économique de la solution
Page : 49
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 50
Chapitre V :
Scénario de numérisation
RESUME :
La numérisation du système de
protection statique se fait par bloques
électroniques qui permet la migration vers
la technologie digitale.
‘‘
C’est ainsi ; une description générale de
ces bloques faisant l’objet de ce chapitre.
J’ai
mentionné
aussi
d’autres
modifications qui peuvent augmenter la
sécurité du réseau MT ’’
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
V.1
Page : 51
Migration vers la technologie numérique :
les relais de protections réalisent de plus en plus des fonctions évoluées grace à l’évolution rapide vers
des technologies numériques. Pour cette raison, ils sont appelés unités de contrôle-commande.
L'application de la technique digitale procure des avantages essentiels :
Étant donné que tous les dispositifs de protections numériques possèdent une auto
surveillance, la disponibilité s'accroît très fortement et les cycles de maintenance peuvent être
adaptés et prolongés.
Les dépenses de câblage diminuent, vu que les fonctions sont surtout déterminées par le
logiciel. Il en résulte en outre une souplesse accrue lors des modifications et des compléments
ultérieurs.
Lorsqu'elle est branchée sur un système de communication, la technique numérique fournit de
grands avantages en ce qui concerne le confort d'utilisation, les traitements, l'établissement des
protocoles la mesure et la saisie des réactions des différents appareils.
Par l'interconnexion à l'aide d’interfaces série avec la technique de contrôle-commande, les
paramètres, les signaux, les valeurs de mesure, les ordres, ainsi que les informations
complémentaires concernant l'environnement peuvent être échangé rapidement et sûrement.
Conjointement avec un système de contrôle-commande de station, on obtient une amélioration
considérable des possibilités d'analyse des défauts primaires. Dans les installations de
protection numériques, le diagnostic de l'état des appareils est bien entendu inclus.
Par la technique numérique, toute la conduite de l'exploitation est fortement influencée. A côté
de la saisie des défauts et du rétablissement du réseau, on dispose de possibilités toutes
nouvelles pour le traitement des défauts, ainsi que pour la télécommande et les réglages.
Avec cette technique, les auxiliaires peuvent également être protégés sûrement et les
dérangements éventuels peuvent être saisis, de sorte que leur disponibilité atteint celle des
machines principales.
L'interconnexion des fonctions de surveillance et de protection dans un système procure une
bonne vue d'ensemble et des informations complètes au sujet des différents niveaux du
système. Les valeurs restent conservées en cas de défaut et peuvent être appelées à volonté.
L'aptitude d'adaptation aux modifications d'états dans le circuit primaire, (par ex.) par des
manœuvres de commutation ou de grands changements de charge, est améliorée. C'est ici que
le comportement adaptatif de la fonction de protection revêt toute son importance. Celle
propriété peut se réaliser plus facilement avec des dispositifs de protection numériques
Haute précision des seuils.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 52
Mise en mémoire des grandeurs caractéristiques du défaut lorsqu'il se produit permettant une
analyse précise.
Affichage lumineux alphanumérique des paramètres de réglage des mesures et des messages
de défaut.
Auto diagnostic permanent du bon fonctionnement de la protection
Adaptation à la télétransmission.
Les avantages des dispositifs de protection numériques ne parlent pas seulement en faveur de
l'équipement de nouvelles installations, mais aussi de la modernisation d'installations existantes.
Ainsi, chaque relais de protection regroupe les fonctions suivantes :
• Protection.
• Mesure : accessibilité permanente aux mesures effectuées par un calcul interne à partir
des transmetteurs de mesures.
• Automatisme : le relayage classique habituellement réalisé par des éléments discrets
est remplacé par un programme d'automatisme souple et évolutif.
• Communication : les relais sont équipés d'un coupleur de transmission permettant leur
intégration dans une architecture de contrôle commande avec un système centralisé
(Automate programmable ou calculateur).
• Aide à la maintenance : par auto surveillance des fonctions internes et Auto diagnostic
du défaut lorsqu'il se produit.
Par ailleurs, le tableau suivant donne une comparaison du nombre dans :
-
La situation actuelle avec les relais analogiques.
-
La situation projetée avec les relais de protection numériques pour le réseau
moyenne tension.
Equipements
Turbo-alternateurs
Nombre
Total E
Situation actuelle
Situation projetée
Nombre
R/E
Nombre total Nombre R/E
Nombre total
3
8
24
3
1
Figure 28 : Situation projetée avec les relais numériques
Avec : E : équipement et R : relais.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 53
Le tableau ci-dessus montre le gain réalisé sur la réduction du nombre de relais à installer à plus de
1/8 du nombre actuel, ce qui se traduira par une réduction de l'encombrement et du prix d’acquisition.
V.2
Alias de numérisation du système :
1. Capteurs :
Pour numériser notre système analogique décrit précédemment, j’ai proposé le synoptique suivant qui
explique les différentes étapes de numérisation du système de protection :
PH1
Element
à protéger
PH2
PH3
---------
DC
Relais Numérique de base
Capteurs:
Figure 29 : Synoptique de numérisation proposée
Les capteurs de notre système sont constitués par l’ensemble :
Transformateur d’intensité du courant TC,
Transformateur de tension TP,
La carte de mise en forme des signaux.
Cet ensemble joue le rôle d’un lien entre le réseau d’alimentation et les relais numériques à installer,
elle permet de capturer les images du courant et de la tension dans le réseau et les appliquer aux
entrées du CAN.
2. Relais numériques :
Chaque relais numérique de notre système de protection est géré par un microcontrôleur. C'est’ le
cerveau et le cœur du système. Dès qu’un défaut est détecté sur le réseau d’alimentation, le système
électronique de traitement de l'information va recevoir des informations des cartes de mise en forme
les analyser, puis transmettre l'ordre pour le déclenchement. Le Microcontrôleur représente la partie la
plus importante des cartes électroniques, car elle gère tout le fonctionnement.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
V.3
Page : 54
Autres modifications : (Changement de la protection du couplage longitudinal)
L’interconnexion
interconnexion des sous stations A, B et C se fait par un couplage longitudinal, la protection
contre les surintensités graves se fait par le limiteur Is qui présente beaucoup d’inconvénients
comme l’on a déjà signalé dans le chapitre IV.
Pour remédier à ces
es inconvénients,
inconvénients, je propose une solution reposant sur le limiteur
supraconducteur inductif et dont le principe est le suivant :
Principe : Le limiteur inductif le plus simple est constitué d’un noyau magnétique, d’un
bobinage primaire classique en cuivre placé en série sur la ligne à protéger et un élément
supraconducteur en court-circuit
circuit (cylindre) comme secondaire (Figure).
Figure 30 Schéma de principe du limiteur inductif.
Le fonctionnement du limiteur inductif
inductif supraconducteur (SFCL) est basé sur la nette
augmentation de son impédance ramenée au primaire d’une valeur réduite en régime
stationnaire et d’état supraconducteur du secondaire vers une valeur plus élevée de limitation
et d’état conducteur normal du secondaire. En régime normal, le courant secondaire traverse
l’élément supraconducteur avec de pertes minimes. Du point de vue du primaire, en régime
normal, le limiteur est équivalent à l’inductance du transformateur en court-circuit.
court
Lorsqu’un
défaut surgit,
git, le courant secondaire dépasse le courant critique du supraconducteur et le
matériau transite vers l’état conducteur normal ce qui provoque une nette augmentation de
l’impédance ramenée au primaire.
La performance du limiteur supraconducteur se fonde sur la transition très rapide de l’état
supraconducteur vers l’état conducteur normal du secondaire au moment du dépassement
d’une valeur limite du courant secondaire (valeur critique) établi en mode convenable par le
dimensionnement du circuit supraconducteur.
supraconduc
Avec toutess les difficultés de la technique cryogénique, ce dispositif devient supérieur aux
autres systèmes de protection par sa vitesse de commutation inférieure à 100µs
100 [2,3]. LA
limitation rapide des courants de défaut (sous 5ms) reste un problème
problème mal résolu dans les
réseaux électriques dus aux limites mécaniques encore inévitables. Les avaries thermiques
sont en général limitées par l’action des disjoncteurs après quelques demi-périodes.
demi
Mais, il
est trop tard pour les effets électrodynamiques avec
avec tous ses progrès réalisés dans le domaine
des commutateurs. Au présent, le développement des supraconducteurs à haute température
critique permet la réalisation des dispositifs supraconducteurs ultrarapides (SFCL) pour la
limitation des courants de défaut
aut dans les réseaux électriques.
Certes, cette solution est aussi coûteuse que celle du limiteur Is, mais permet une protection
performante des trois sous stations et présente beaucoup d’avantages par rapport au limiteur
Is.
bien développée pour faire le dimensionnement et
Cette solution nécessite une étude bien
l’installation. Je n'ai pas fait
ait le dimensionnement car cela prendra encore du temps.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 55
Chapitre VI :
Scénario de conception
réseau
RESUME :
‘‘J’ai commencé dans ce chapitre par une
conception à base du réseau GSM telle
qu’il est demandé dans le cahier des
charges, mais j’ai approfondi l’étude pour
la deuxième architecture basé sur un
réseau filaire vu que la télégestion par
GSM a montré des inconvénients majeurs
dans pas mal d’implémentations au Maroc
(d’après des ingénieurs du secteur : GTC) ’’
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
VI.1
Page : 56
Conception du réseau sans fil:
La télécommunication joue un rôle essentiel dans la centralisation des données et paramètres
électrique ainsi que dans l’intelligence des réseaux électriques, ce qui est connu par : Smart Grid.
Le relais GSM constitue une solution de télétransmission d’information entre nos calculateurs. Son
répertoire téléphonique interne mémorise jusqu’à 50 numéros de téléphone de destinataires. Chaque
modification d’état d’une entrée provoque l’envoi d’un message prédéfini par SMS vers un
destinataire sélectionné.
Ainsi en ajoutant un point d’accès GSM, on peut gérer tout les calculateurs et relais numériques du
système et remonter les données via le réseau GSM vers la station de conduite :
Figure 31 : Principe de l’architecture GSM proposée
Le site est loin de la ville à peu pré 10Km et la couverture GSM n’est pas assez satisfaisante, par
conséquent l’installation d’une micro BTS proche du site de Maroc Phosphore SAFI est prévu pour
rendre la continuité du service de télétransmission plus fiable.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 57
Figure 32 Architecture GSM à implémenter
VI.2
Conception du réseau filaire :
La topologie du réseau de communication filaire peut être effectuée de diverses manières, comme
illustré dans la figure :
Figure 33 : Les différentes topologies de réseaux de communication facilitant l’intelligence des sous stations A, B et C.
Dans ces schémas, la boîte grise représente un Switch dont le rôle est de gérer le trafic de données
vers le centre de conduite. Les boîtes roses sont des « Gateway » que l’on peut installer pour chaque
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 58
sous-station, et les vertes sont les « IED » (Intelligent Electronic Devices) de notre système
numérisé.
Toutes les topologies présentées permettent l’échange de l’information entre tous les appareils. Mais,
dans chaque topologie, pour pouvoir accomplir les mêmes fonctions, il faut distribuer l’intelligence
différemment parmi les appareils. C’est-à-dire qu’en mettant au point la conception de la logique
ou de l’algorithme, il faut tenir compte de la topologie de communication et vice-versa.
En effet, plus le chemin entre deux relais est long, plus l’échange d’information dure longtemps à
cause de la latence. De plus, cela peut réduire la fiabilité de l’ensemble. Le défi est donc de déterminer
la limite de distribution de l’intelligence envisageable en tenant compte des surcoûts d’investissement
nécessaires à une communication fiable.
La figure (b) représente la topologie la plus rentable surtout si l’on réduit le cout d’investissement en
utilisant qu’une seule passerelle pour les deux stations A et B vu qu’on a regroupé leurs IEDs dans une
salle unique.
Ainsi, d’après cette étude analytique, j’ai pu construire l’architecture de base représentée ci-dessous :
Figure 34 Topologie de base du réseau proposé
Il nous faut un poste opérateur par local, c'est-à-dire qu’on aura 2 poste : un pour les sous stations A et
B et l’autre pour la station C. Quant à la salle de conduite ; elle contient un poste de supervision
général, une imprimante au fil de l’eau et un système qui regroupe tous les événements et mesurages
effectuées par nos IEDs.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 59
Les calculateurs sont dotés de cartes IRIG-B,
IRIG B, qui permettent à l’aide d’un récepteur GPS d’horodater
les données.
Reste maintenant de définir la manière
manière de communication entre les calculateurs et relais ; pour cela on
définit une architecture master-slave
slave convenable comme MODBUS.
Protocole MODBUS :
Le réseau MODBUS est un réseau Maître/Esclave, les relais de protections sont toujours utilisés en
esclave.
Le protocole MODBUS permet de lire ou d’écrire un ou plusieurs bits, un ou plusieurs mots, ainsi que
le contenu des compteurs d’évènements.
Le protocole d’accès à la ligne se fait:
− soit par un mécanisme de question/réponse
Figure 35 : MODBUS ; Mécanisme de Question/Réponse
viii
− soit par diffusion d’une demande du maître vers tous les esclaves,
Figure 36 MODBUS ; Mécanisme de diffusion
fusion
Dans ce cas :
La commande de diffusion est obligatoirement une commande d’écriture,
Il n’y a pas de réponse émise par les esclaves,
le protocole de ligne est en mode RTU. Dans ce mode, chaque octet d’information de la trame
est codé en hexadécimal.
l.
Une clef de contrôle en fin de trame constituée de deux octets issue du calcul du CRC 16 bits est
appliquée sur la totalité du contenu de la trame.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 60
Nos relais peuvent communiquer via la liaison RS 485 en arrière du boîtier suivant le protocole
MODBUS.
Cependant, pour bien bénéficier d’une communication fiable, il est évident d’attribuer pour chaque
type de communication le protocole le mieux adapté, pour cette raison ; il faut penser à
l’interopérabilité du système. L’une des meilleures solutions jusqu’à maintenant est le protocole
standard : IEC 61 850.
ix
Figure 37 : Approche de l’implémentation des protocoles IEC 61 850
Une fois la topologie déterminée, il faut choisir le format des données (commun) qui seront
échangées.
L’un des critères les plus importants est la capacité des calculateurs à communiquer avec les
appareils existants dans leurs réseaux MT. C’est pour cette raison que le choix d’une DSP forte
permettant la communication avec différents protocoles à une vitesse très élevée est bien demandé9.
9
Par exemple IEC 61850, MODBUS, DNP3, etc.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 61
Chapitre VII :
Résultats du projet
RESUME :
‘‘Dans ce chapitre, je présente l’ensemble
des résultats atteints, que ça soit au
niveau du système de protection à
numériser, ou bien au niveau de
l’architecture optimale à déployer.
A la fin de ce chapitre, il a été présenté les
résultats de test de communication et de
télégestion entre les IEDs et les
appareillages de coupure de l’installation
MT’’
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
VII.1
Page : 62
Résultats au niveau de numérisation du système :
10
1. Choix des relais et calculateurs :
2. Description des cartes électroniques du système choisi :
i. Carte d'alimentation auxiliaire et de ports classiques – BIU241
Cette carte comprend :
le convertisseur d'alimentation auxiliaire
le relais de défaut équipement (fermé si le produit est fonctionnel).
2 sorties (contacts de travail) et 2 entrées pour la redondance.
2 interfaces isolées (port 1 : RS232 ou RS485, port 2 : RS232, RS422 ou RS485).
Figure 38: MiCOM C264P – CARTE BIU241
Elle est protégée contre l'inversion de polarité et a deux liaisons série isolées, chacune d’elles
comporte les caractéristiques suivantes:
Protocole série "full duplex"
Débit de transmission : 50 bps à 56 kbps
ii. Carte d'unité centrale et de communications de base – CPU260
La carte CPU260, articulée autour d'un processeur PowerPC, inclut les communications 10/100BaseT
Ethernet. La carte est fournie en série avec :
Deux liaisons RS232 non isolées. Le débit de transmission doit être le même sur les deux
liaisons (valeurs comprises entre 50 et 56000 bps)
Une entrée IRIG-B.
En option, cette carte peut inclure les caractéristiques suivantes :
Un port 100BaseF Ethernet (connecteur ST)
Cette carte est rattachée à toutes les cartes E/S et à la face avant. Les principales fonctions de la carte
CPU260 sont les suivantes :
10
Microprocesseur PC 32 bits Power PC (MPC860DP ) cadencé à 80 MHz
Voir annexe
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 63
Mémoire dynamique DRAM de 64 Mo
Mémoire Flash de 16 Mo
Mémoire statique SRAM de 256 ko
Mémorisation du calendrier
Figure 39: MiCOM C264P – CARTE CPU260 C264P/FR HW/C21 Caractéristiques physiques
iii. Carte d'entrées & sorties DSP (DSP IOs)
La carte DSP OIs est une carte fille de la carte CPU260. Elle est dédiée à la fonction de protection et
gère directement les relais de sortie de déclenchement associés à celle-ci.
Figure 40: MiCOM C264P – CARTE DSP IOS
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 64
iv. Module d'entrées numériques – DIU210
Le module d'entrées numériques fournit 16 entrées numériques à isolement optique. Les
caractéristiques de la carte DIU210 sont les suivantes :
16 entrées numériques optiquement isolées
1 contact commun à 2 entrées
Protection contre l'inversion de polarité
Toutes les tensions comprises entre 24 et 220 Vcc
De 48 V à 220 Vcc : Consommation élevée de courant circulant à l'intérieur des contacts des
entrées numériques pendant un temps bref
Pour la tension de 24 Vcc, la consommation élevée de courant (>25 mA) est permanente.
Figure 41: MiCOM C264P – CARTE DIU210
v. Module des sorties numériques – DOU200
Les caractéristiques de cette carte sont les suivantes :
Relais unipolaires avec un contact de travail (travail)
2 relais unipolaires avec 1 contact commun à 2 sorties (travail/repos)
Elle fournit 10 sorties (10 DO) utilisant des relais intégrés.
Un dispositif d'autocontrôle de la chaîne de commande de sortie est prévu (contrôle d'adresse,
surveillance d'état lors du passage de la commande).
La tension +5 V est surveillée pour éviter l'émission de commandes par inadvertance.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 65
Figure 42: MiCOM C264P – CARTE DOU200
vi. Carte de commande de disjoncteur – CCU200
La carte de commande de disjoncteur (CCU200) fournit 08 entrées numériques (8 DI) à isolement
optique et 4 sorties bipolaires (4 DO) utilisant des relais intégrés.
Les caractéristiques des entrées numériques sont les suivantes :
Entrées numériques optiquement isolées
1 contact commun à 2 entrées
Protection contre l'inversion de polarité
Les caractéristiques des sorties numériques (DO) de la carte CCU200 sont les suivantes :
4 relais de commutation bipolaires avec contacts de travail (NO)
1 contact commun + et 1 contact commun pour 2 relais
Un dispositif d'autocontrôle de la chaîne de commande de sortie est prévu (contrôle d'adresse,
surveillance d'état lors du passage de la commande). La tension +5V est surveillée pour éviter
l'émission de commandes par inadvertance.
Figure 43: MiCOM C264P – CARTE CCU200
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 66
vii. Module de mesure sans transducteur –TMU210
Le module de mesure sans transducteur a les caractéristiques suivantes :
4 entrées de protection par transformateurs d’intensité du courant (4 TC)
4 entrées de protection par transformateurs de tension (4 TP)
Plage de fonctionnement de fréquence : 50 ou 60 Hz ± 10%
Figure 44 : MiCOM C264P – Carte TMU210
viii. Carte IRIG-B
Cette carte fournit une référence de synchronisation à l'équipement. Elle est utilisable lorsqu'un signal
IRIG-B est disponible. Le signal IRIG-B est connecté à la carte par l'intermédiaire d'un connecteur
BNC à l'arrière de l'équipement. Les informations fournies permettent de synchroniser l'horloge
interne en temps réel de l'équipement avec une précision de 1 ms. L'horloge interne ainsi réglée est
utilisée pour l'horodatage d'événements, de défauts, d’interventions de maintenance et de
Perturbographie.
En cas de perte de l’alimentation auxiliaire, une pile au lithium permet la sauvegarde de ces
enregistrements, de la date et de l’heure. Périodiquement contrôlée, cette pile est facilement accessible
en face avant s’il s’avère nécessaire de la changer.
La carte IRIG-B peut également être fournie avec un émetteur/récepteur à fibres optiques comme port
arrière à la place du raccordement électrique RS485.
D’autres types de cartes ne sont pas présentés comme le Module d'entrées analogiques – AIU201
VII.2
Implémentation du réseau de communication:
1. Choix de l’architecture à implémenter :
Si on compare l’architecture à base du relais GSM avec les autres architectures filaires ; la première
remarque importante que l’on peut tirer c’est le coût d’investissement très élevé de celle-ci par rapport
aux autres architectures filaires vue la nécessité de sous traiter un opérateur télécom afin d’installer
une micro BTS à coté du site. Aussi, pour des raisons de fiabilité et sécurité du site, l’OCP ne pourra
pas risquer d’utiliser un réseau qui n’est pas la sienne.
Pour cette raison, j’ai opté pour l’architecture filaire, et maintenant il va falloir optimiser l’architecture
proposée dans le chapitre précédent.
La figure suivante montre l’architecture à implémenter :
Figure 45 Architecture réseau à implémenter_ niveau station + niveau intermédiaire
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 68
Figure 46 Architecture réseau à implémenter _ niveau processus
2. Choix des équipements :
i. MiCOM H6xx
La gamme MiCOM H6xx est constituée de cartes switch non-manageables (MiCOM H62x et H63x),
extrêmement faciles à monter et à utiliser, destinés à être intégrés dans un rack 19" MiCOM H60x
avec ou sans alimentation redondante, et à être mis en œuvre dans l'environnement des installations
électriques (CEI 61000-4 & 60255-5).
Au niveau du support physique, les cartes MiCOM H62x et H63x acceptent les spécifications
10BaseT, 100BaseTX et 100BaseFX du comité IEEE 802.3. Avec les communications full duplex et
100BaseTx ou 100BaseFx, chaque port peut théoriquement assurer le débit total de transmission des
données, soit 200 Mb/s (2 fois en duplex, le débit de 100Mb/s sur une liaison).
Les MiCOM H6xx sont des équipements prêts à l'utilisation. Ils peuvent fonctionner avec les réglages
usine. Pour adapter le Switch à votre application, vous devez simplement configurer les paramètres
souhaités à l'aide des cavaliers. Aucun processeur de surveillance n'est nécessaire au bon
fonctionnement.
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 69
ii. Carte "Switch" Ethernet – SWU200/SWU202
La carte SWU200 est un Switch Ethernet comportant 4 liaisons électriques tandis que la carte
SWU202 est un Switch Ethernet comportant 4 liaisons électriques et 2 liaisons optiques multi-mode.
Figure 47: MiCOM C264P – CARTE SWU200
iii. Types de câble
Câbles Ethernet
Il faut utiliser un câble blindé à paires torsadées de qualité adaptée à la transmission de données, classé
dans la catégorie 5 et comportant des connecteurs RJ45 standard. La longueur de câble maximale type
pour 10/100BaseT(x) est de 100 mètres.
Fibre optique Ethernet
Les câbles FO sont raccordés aux éléments FO correspondants. Sur la carte SWR202, le type de
connecteur pour les fibres multi-mode est ST. Sur la carte SWR204, le type de connecteur pour les
Fibres monomodes est ST. Sur la carte SWR204, le type de connecteur pour les fibres monomode est
SC.
iv. Carte de communications étendues – ECU201
Cet un module branché sur le connecteur DB9 de la carte CPU, il convertit les signaux RS232 non
isolés en signaux RS485/RS422 isolés.
Figure 48: MiCOM C264P – MODULE ECU201
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 70
v. Récapitulatif des choix:
Equipements
Switch
Carte Switch pour réseau
Ethernet
Désignation-références
Switch H600 : 4 cartes H62x
8portsRJ45/carte + 2 ports
optiques/ carte. Alimentation:
110Vcc.
SWU200: 4liaisons électriques
RJ45 installé dans les C26411
Postes opérateurs
Fibre optique Fx ou Cuivre Tx
catégorie 5e + RJ45<100m
-----
Récepteur GPS
Calculateurs
Relais numériques
HOPF 6870
MiCOM C264, C264P.
MiCOM143, MiCOM922,…
Câble:
Figure 49 : Récapitulatif des choix
vi. Fonctions assurées par d’autres équipements de l'installation :
Désignation-référence
Fonctions
PC Opérateur
Réaliser l'archivage local des données numériques et analogiques
d'entrées et d'exporter des fichiers d'archive.
Réaliser la GTC des alarmes pour tous les IHM.
Réaliser la gestion de l'imprimante de consignation.
Distribuer les informations à tous les IHM.
Gérer les commandes en provenance des IHM.
Recevoir de l'OI Serveur les vues électriques pour la surveillance et
le contrôle de 23EF21/25/et27
Recevoir de l'OI Serveur les vues électriques pour la surveillance et
le contrôle de 23EF21/25/et27
Paramétrage à distance des relais de protection.
Récupération, stockage et visualisation des fichiers de
Perturbographie des C264P et des relais de protection.
Idem que PC Central.
Poste Ingénieur
PC Portable de
maintenance 12
Imprimantes au fil de
l’eau
Relais de protection
MiCOM P143
Relais de protection
MiCOM 922
Impression des événements et archives horodatés
Voir Annexe
Voir Annexe
Figure 50 : Fonctions assurées par d’autres équipements de l'installation
11
Ceci pour : Tranche générale, Couplage et Arrivées Transformateurs
Ce poste sera configuré comme un poste operateur client pour pouvoir superviser le poste électrique en se
connectant au Switch H600 ou à la carte SWU de la tranche générale.
12
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
vii. Caractéristiques majeurs des postes :
Désignation-référence
Caractéristiques
Poste Opérateur
Hard:
Alimentation 220 v AC.
Processeur: INTEL
Fréquence: 2.4GHz minimum
RAM: 2Go minimum
Disque dur 120 Go minimum
Ecran LCD 21"
Carte Ethernet 100Mbs
Soft:
OS: Windows 7 édition Entreprise. Français.
Unity pro
Vigeo Citect
Hard:
Alimentation 125 v AC.
Processeur: INTEL
Fréquence: 2.4GHz minimum
RAM: 2Go minimum
Disque dure 120 Go minimum
Ecran LCD 21"
Carte Ethernet 100Mbs
Soft:
OS: Windows 7 édition Entreprise. Français.
Unity pro
Vigeo Citect
Idem que PC ingénieur.
Poste Ingénieur
PC Portable de
maintenance
Figure 51 : Les Caractéristique majeurs des postes locaux et poste ingénieur
Page : 71
VII.3
Remontée des données du réseau vers la salle de supervision (SCADA)
1. Regroupement des données de consignation de défaut
Ce tableau recense les données nécessaires pour notre consignateur d’état :
Alternateur:
Transformateurs
Arrivée 60 Kv MT/BT
Transformateurs
HT/MT
Couplage
Transversal
Surcharges
Surcharges de
ligne
Défaut interne
[Bucholz relay]
Puissance
directionnelle
Courant présumé
Court-circuit
Tension,
Fréquence
Puissance
active
Puissance
réactive
Reenclencheur
Niveau de huile <--Echaufements
exagérés <---
Défaut de terre de la
cuve
Interrupteur
d'échelons
Différentiel
Cos α
Fréquence,
Tension
Court-circuit
Puissance
directionnelle
Surcharge
Court-circuit
Surintensité
Court-circuit
Surcharges
Défauts internes
[Bucholz]
Déséquilibre
Court-circuit
interne
Court-circuit
externe
Retour de
puissance
Variation de
tension
Variation de
vitesse
Pertes
d'excitation
Défaut de masseRotor
Défaut de masseStator
Max de Tension
Min de U et de f
Défaut à la masse
Niveau de huile <--Echauffements
exagérés <---
Figure 52 : Regroupement de données pour le consignateur d’état
Couplage
Longitudinal
JDBs & Cables
Protect° différentielle cables
Protect° Max de courant à
retard Cte
Protect° Défaut de terre
2. Remontée de données :
On peut installer une passerelle de communication pour remonter les données vers une station d’hyper
vision qui comporte un système de télésurveillance et d’acquisition des données SCADA, mais cela
dépend de nos objectifs tracés.
En effet cette phase d’implémentation du SCADA se fait si l’on a comme objectif d’avoir une plate
forme de conduite globale qui surveille le réseau MPI et d’autres réseaux de la société.
Un autre point intéressant c’est que, par l’ajout du SCADA et d’un routeur, le cout d’investissements
augmente d’une façon remarquable :
Figure 53 Remontée de données vers SCADA
VII.4
Simulation:
1. Objectif :
Le but est de simuler la manière d’interaction de nos IEDs avec le réseau MT en vue de la
protection contre la chute de tension et également la baisse de la fréquence du réseau au
niveau du couplage transversale.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 74
Pour ce faire, j’ai opté pour le logiciel du groupe Schneider : Unity pro (version démo) en
remplaçant notre calculateur par une station automate Quantum qui a des caractéristiques
proche du calculateur, notamment concernant la CPU.
Figure 54 : Choix de la CPU de la station Quantum
2. Elaboration du Circuit électronique de protection :
La fréquence du réseau doit être surveillée dans la marge : 50 Hz et 46, si elle chute de la valeur
précitée, il faut envoyer automatiquement la consigne au disjoncteur du circuit perturbé.
De même pour la tension ; elle doit être entre les valeurs : 5670v et 6300v : tension nominale du
réseau.
Ainsi, le circuit électronique est constitué par un ensemble des comparateurs qui comparent les valeurs
de chaque grandeur précitée :
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Figure 55 : Circuit électronique de protection : relais fréquence / Tension
3. Elaboration du Circuit d’action :
Le Circuit d’action contient :
Un déclencheur général,
Un disjoncteur de couplage transversal pour chaque station,
Et le disjoncteur générale 60Kv.
Figure 56 : Circuit de Déclencheur générale, disjoncteurs TRANS et de disjoncteur générale 60Kv
Page : 75
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 76
4. Pilote des protocoles de communication :
J’ai installé des protocoles de communications, comme : MODBUS, en vue de simuler la
communication maitre esclave, mais cela nécessite une interaction directe avec le
matériel.
Figure 57 : Pilote du protocole MODBUS
5. Résultats de simulation :
La simulation se fait après avoir connecté et transféré le programme vers la station
virtuelle Quantum, on peut forcer les variables en utilisant la table d’animation et ce pour
vérifier la bonne marche du programme.
Figure 58 : Attribution des variables du programme FBD
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Figure 59 : Simulation : Le relais de protection n’a détecté aucune perturbation
Figure 60 : Simulation du réseau en cas de stabilité
Page : 77
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Figure 61 : Simulation : Le relais de protection a détecté deux défauts
Figure 62 : Simulation : Consignation d’état de défaut & Coupure de circuit par disjoncteurs
Page : 78
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
VII.5
Page : 79
Etude technico-économique :
1. Introduction
Face à une concurrence accrue et un développement technologique, presque sans
limite, assurer la qualité de service, réduire l’encombrement et optimiser la consommation de
l’énergie constituent des aspects incontournables lord du choix entre divers solutions.
Cependant, déterminer la plus appropriée fait appel également à un autre facteur
essentiel, à savoir le coût. Ainsi, pour réussir une application, il faut élaborer une étude
technico-économique afin d’avoir un compromis entre les deux critères.
2. Evaluation des coûts :
Le tableau ci-dessous présente l’inventaire et le prix des composantes pour
l’implémentation de la solution que j’ai choisi :
Partie matérielle
ENTITE
REFEREN QUAN
CE
TITE
PRIX
UNITAIRE
PRIX PAR
ENTITE
BMX NOE
0100
BMX
NEF xxx
2
11 200
22 400
2
15 000
30 000
H6xx
1
10 000
10 000
1
3 000
3 000
HOPF
6870
1
5 600
5 600
**
**
**
**
4
1 000
4 000
4 000 000
Câbles Fibre. Optique
100
60
6 000
360 000
Matériel de protection
**
MiCOM
M231
MiCOM
P143
MiCOM
P922
**
**
**
50 300
6
301 800
100 000
33
3 300 000
40 500
10
405 000
**
**
**
TOTAL
MATERIEL
8 437 800
Coupleurs Ethernet
Coupleurs Optiques
Switches
Hubs
Récepteur GPS
Support de transmissions
Câbles Ethernet
Relais de protection Jeux de barres
Relais de protection de lignes
Relais de protection
Calculateurs
Calculateur de tranche générale
Calculateur des protections
**
MiCOM
C264
MiCOM
C264P
250 000
160 000
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 80
Postes
Postes
Poste Ingénieur
Poste Operateur
Poste de maintenance
25 000
23 000
18 000
1
3
1
TOTAL
POSTES
Partie logicielle
Unity Pro Small version 4.1
Atelier de développement Vijeo Citect Box et
clés
Vijeo Citect Box Clé USB
Vijeo Citect License Serveur
Vijeo Citect Server (Version complète) avec
nombre de points= 500
Pilote spécifique IEC 60870-5-101
1
10000
**
**
**
VJC 1099
22
1
2625
**
**
**
1
60900
1
67946
VJC 1011
12
VJC 1072
21
66 000
TOTAL
LOGICIEL
141 471
TOTAL
8 645 271
Mémoire de Fin d’Etudes – Moaad ABOUMALIK
Page : 81
Conclusion générale
générale
J
’ai pu découvrir, à travers ce projet, un secteur très important et très consommateur dans
l’industrie qui est le secteur de la télégestion. Un secteur dont la particularité des
procédures nécessite une étude sur mesure et profonde pour pouvoir les dématérialiser.
Quand aux résultats atteints de ce projet ; je peux les résumer comme suite :
1) La numérisation du système de protection nécessite non seulement l’implémentation
des relais numériques, mais aussi des DSP capables de gérer les trames et appliquer
des mécanismes Master-Slave au niveau processus.
2) La synchronisation des événements est obligatoire pour archiver et consigner l’état du
réseau MT.
3) Au niveau « Bay pass level » + « Station level », le réseau à construire est :
Mauvais pour le cas de l’architecture GSM
Fiable pour le cas d’une architecture IEC 61 850 mais nécessite un choix
judicieux des ressources, afin de tenir compte des couts d’investissements.
4) La simulation en temps réel, nécessite en plus des drivers de communications,
l’interaction directe avec le matériel.
5) Une simulation avec Unity pro, permet la virtualisation du circuit de protection et de
consignation d’état en remplaçant le calculateur par une station Automate.
6) Le déploiement d’une station maitre SCADA, augmente les couts d’investissements,
alors que la salle de conduite est distante de 50 m du bâtiment des 3 sous-stations, ce
qui m’amène à enlever la passerelle SCADA et remonter les données à partir du même
Switch via une liaison optique.
L’étude proposée répond d’une façon exhaustive au cahier de charges. Elle présente un
document de base pour réussir la réalisation concrète du projet d’implémentation de réseau
du système de protection au Maroc Phosphore I.
D’un point de vue coût d’investissement, la solution à implémenter est optimale vu qu’elle
permet le compromis entre la fonction technique et le coût global.
E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux
Page : 82
Référence :
i
Fiche représentative de l’OCP S.A, [lors d’un Forum]
D’après la section Secrétariat du service IDS/MM/ME,
iii
IDS/MM/ME,
iv
SEVERIN, P. L'analyse fonctionnelle, de la méthode aux outils. www;management-projet.org. [En ligne]
v
D’après les agents du service IDS/MM/ME,
vi
Cahiers de consigne, service IDS/MM/ME,
vii
Rapport agent OCP, Service IDS/MM/ME
viii
Société ALSTHOM, Documentation chez OCP Groupe : doc : P14x/FR AP/A44
ix
Parts of the Tutorial on IEC 61850 given at CIGRE B5 Colloquium, Sydney, Sep 29, 2003;
Approach and impact of IEC 61850 Sept 2003 / Page 29
Cherry Yuen et al. : The Role of Communication to Enable Smart Distribution Applications ;
Cired, Prague, 8–11 juin, 2009.
Real Time Simulation and Testing Using IEC 61850, Modern Electric Power Systems 2010, Wroclaw, Poland
ii
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