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. E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux 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 E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux 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. E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux 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. E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux 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. E.N.S.A Tétouan - Génie Systèmes de Télécom & Réseaux 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