415361854-PFE-Etude-de-renovation-d-un-systeme-de-supervision-d-un-poste-THT-HT
publicité
UNIVERSITE SULTAN MOULAY SLIMANE FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES DE BENI MALLAL Rapport de Projet de fin d’étude En vue d’obtenir le diplôme Licence Sciences et Techniques Ingénierie en Informatique, Electronique et Automatique LST-IIEA Sujet : Etude de rénovation du système de supervision d’un poste 225/60 kV MOULAY YOUSSEF Présenté au département de Génie Electrique par : - Adam BOUTCHARIFT - Youness GHAZI Devant le jury : - Monsieur KLILOU - Monsieur SAIH - Monsieur AOUAJ - Monsieur L. BOUMAAZA : Encadrant (FSTBM) - Monsieur J. OUHAMOU : Encadrant externe (ONEE Afourer) Période de stage : - Du 01 avril 2019 jusqu’au 31 mai 2019 (2 mois) Année universitaire 2018 /2019 2|P a ge Dédicace Nous avons le plaisir de dédier ce travail à toutes les personnes qui, de près ou de loin, ont aidé à la réalisation de ce projet de fin d’études A nos familles pour leur soutien moral et matériel durant toute la période de notre stage ; A nos professeurs pour leurs aide et efforts. A nos chers amis pour leurs encouragements et soutiens. Adam BOUTCHARIFT Youness GHAZI 3|P a ge Remerciements Seul on peut donner que peu de choses, mais avec l’aide des autres on exploite des capacités internes en soi qui nous permettent d’exceller dans notre travail. On profite de cette occasion pour présenter nos sincères remerciements et notre grand respect à toutes les personnes qui ont contribué, par leur aide et assistance, à la réalisation de notre projet de fin d’étude et particulièrement : Monsieur EZZOUINE Chef de la division transport et exploitation AFOURER (DTC), pour son accueil chaleureux et son soutien technique. Monsieur TSOULI chef de service maintenance, Monsieur Jaouad OUHAMOU notre encadrant de stage pour ses conseils et ses efforts déployés pour la réalisation de ce travail. Monsieur Lahcen BOUMAAZA notre encadrant à la FSTBM, Messieurs HAJJOUM chef de section administrative et JANATI chef de section conduite pour leurs aides et encouragements sans oublier les équipes de la section contrôle commande et télécom. Nous adressons aussi notre reconnaissance à l’ensemble des personnes de la division pour leur disponibilité, pour tout le soutien qu’ils nous ont présenté et pour les efforts qu’ils ont ménagés pour réussir ce travail. 4|P a ge Résumé Le Maroc connait une évolution croissante sur différents secteurs et Parmi autres, on trouve l'électricité, ce dernier occupe une grande importance dans la vie quotidienne de chaque personne, ainsi pour la stabilité de notre Pays. Le renforcement et la protection des ouvrages et des lignes de transport du réseau électrique marocaines, notamment les postes très haute tension (THT), reste un défi majeur de l'office national de l'électricité et de l'eau potable-Branche Electrique (ONEE-BE) que s’élabore le présent rapport qui est une synthèse de mon projet de fin d’études. Notre projet consiste à réaliser la partie extension du Poste Asservi (PA) au Poste 225/60 KV de MOULAY YOUSSEF. Mais d’abord, nous avons jugé judicieux de donner un aperçu général sur l’ONEE-BE et un aperçu spécial sur la division d’exploitation transport Afourer, du groupement conduite et exploitation ainsi le service maintenance et surtout au niveau du poste de transformation de MOULAY YOUSSEF. Après, l’accent a été mis pour la réalisation de ce projet, qui est au cœur du poste MOULAY YOUSSEF et pour valider les installations configurées, les tests de notre réalisation de la nouvelle tâche du Poste Asservi seront effectués plus tard. Mots clés : Poste asservi – Poste THT – conduite – Signalisation – Contrôle commande – Consignateur d’état 5|P a ge Abstract Our country has known a growing evolution in different sectors, electricity had a big part of this evolution because of the importance that holds in the daily life of every person, and also for the stability of Morocco. Strengthening and protection of works and transmission lines of the Moroccan electricity network, including high voltage substations (THT), remains a major challenge for the Office of Electricity and drinking water Branch Electric (ONEE -BE) that is elaborated in this report is a synthesis of our project graduation. The purpose of our project is to realize the extension part of the Remote Terminal Unit (RTU) to the Powerhouse 225/60 KV named MOULAY YOUSSEF. But first, we choose to give a general overview of the ONEE-EB and a special overview of the transport operating division in Afourer, the driving and operating group and the maintenance department, also describing the powerhouse MOULAY YOUSSEF. After, the focus was put on the realization of this project, which is at the MOULAY YOUSSEF station and to validate the configured installations, the tests of our realization of the new task of the RTU will be carried out later. Keywords : RTU – Powerhouse – Control command – CDE – Signals 6|P a ge Sommaire DEDCACE……………………………………………………………………………………..3 REMERCIEMENT…………………………………………………………………………….4 RESUME....……………………………………………………………………………………5 ABSTRACT…………………………………………….……..………………….…………...6 SOMMAIRE……………………………………………………………………....…………..7 LISTE DES FIGURES…………………………………………………………….……….….9 LISTE DES TABLEAUX…………………………………………………………………….11 LISTE DES ABREVIATIONS…...…………………………………………………………..12 INTRODUCTION…………………………………………………………………………...13 CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ENTREPRISE ACCUEULLANTE…………15 I.1. Présentation D’ONEE..…………………………………………………………….16 I.1.1. Historique……………………………………………………………….16 I.1.2. Mission………………………………………………………………….16 I.1.3. Structure juridique de l’ONEE………………………………………….16 I.1.4. Domaine d’activité de l’ONEE…………………………………………16 I.1.5. Structure d’organisation de l’entreprise……………….………………...19 I.2. Description générale de la division transport de Afourer ……….…………………...20 I.2.1. Présentation de la division transport de Afourer ………………………...20 I.2.2. Organigramme de la division transport Afourer…………………………21 I.3. Types de support de télécommunication exploités par l’ONEE-BE..……………….22 I.3.1. Introduction……………………………………………………………..22 I.3.2. Transmission par Faisceau Hertzien…………………………………....23 I.3.3. Transmission par fibre optique……………………………………...….24 I.3.4. Transmission par Courants Porteurs en ligne……..…………………....30 I.4. Conclusion..……………………………….……………………………………….31 CHAPITRE II : DESCRIPTION DU POSTE THT/HT DE M. YOUSSEF…….………...32 II.1. Introduction…………………….…………………………………………………...33 II.2. Caractéristiques du poste M. YOUSSEF…………………………………………...33 II.3. Schéma unifilaire du poste M. YOUSSEF…………….……………………………33 7|P a ge II.4. Géolocalisation du poste M. YOUSSEF…………………………………………...34 II.5. Constitution du poste M. YOUSSEF………………………………………………35 II.6. Conclusion…………………………………………………………………………38 CHAPITRE III : DESCRIPTION DE L’ANCIEN SYSTEME DE SUPERVISION ……39 III.1. Introduction………………………………………………………………………..40 III.2. Description du consignateur d’états…….…………………………………………40 III.2.1. Définition de la supervision…………………………………………...40 III.2.2. Présentation du consignateur d’état………………..………….……….40 III.2.3. Descriptif du matériel du CDE………………………………………...41 III.3. Les inconvénients du CDE…………………………………………………………46 III.4. Conclusion……………………………………………….…………………………46 CHAPITRE IV : SOLUTION PROPOSEE………………………………………………...47 IV.1. Introduction…………………………………………….………………………….48 IV.2. Description du poste asservi………………………………………………………48 IV.2.1. Définition………………..…………………………………………...48 IV.2.2. Caractéristique du poste asservi……………………………………...49 IV.2.3. Composantes du poste asservi………………………………………..49 IV.2.4. Points focaux…………………………………………………………55 IV.3. Comparaison entre le PA et le CDE……………………………………………….55 IV.4. Etat actuel de la supervision au niveau du poste M. Youssef…………….………..56 IV.5. Réalisation au niveau terrain………………………………………………….……56 IV.5.1. Les signalisations du CDE à remonter vers le PA……………………56 IV.5.2. Matériel nécessaire…………………………………………………...57 IV.5.3. Architecture de la solution proposée…………………………………57 IV.5.4. Cout globale du matériels nécessaires………………………………..59 CONCLUSION GENERALE………………………………………………………………60 BIBLIOGRAPHIE……………………………………………………………………………61 ANNEXES……………………………………………………………………………………63 8|P a ge Liste des figures Figure 1 : Schématisation des trois directions de l'ONEE-BE…………..……….……….19 Figure 2 : Structure de l’administration générale….……………………..………...……...20 Figure 3 : Organigramme de la division transport Afourer….………………..…...……...21 Figure 4 : Téléconduite du réseau électrique.……………………………..…....…………23 Figure 5 : Constitution d’une fibre optique multimode……………………...……………25 Figure 6 : Les types de fibres optiques ……………………………..…….….……...……26 Figure 7 : Les câbles fibres optique au niveau d’une pylône……………….….…..….….28 Figure 8 : câble OPGW..……………………….………………………….…..………….29 Figure 9 : câble ADSS……………………………..………………………..…….………29 Figure 10 : OPPC…………………….……………..………….………………….………29 Figure 11 : Equipements de la transmission par CPL-HT………….……………...…...…31 Figure 12 : Schéma unifilaire du poste M. Youssef……………………….……….…..…34 Figure 13 : Géolocalisation du poste Moulay Youssef Google Map...…….……….….….35 Figure 14 : Schéma de repérage de tout le poste…………………….……………...….…38 Figure 15 : Le synoptique général du CDE…………………..…………….………….….41 Figure 16 : Description mécanique du consignateur d’état……….………………………42 Figure 17 : Les composants du consignateur d’état………………… …...…….…………42 . . Figure 18 : Carte convertisseur…………………………………...…… …………………43 . Figure 19 : Carte Bicoupleur………………….….…………….…………………………44 Figure 20 : Carte fille coupleur………………………………… ….……………………..44 . Figure 21 : Carte Unité Centrale……………...……….…………….……………………45 Figure 22 : Carte Interface 32 TSS………………………………..….…………………..45 Figure 23 : Carte Interface 32 IS/48 et 32 IS/125…………………..……….……………46 9|P a ge Figure 24 : SICAM eRTU en armoire…………………...…….………….………………48 Figure 25 : les différentes cartes du Rack principale…………………………….……….50 Figure 26 : Module d'alimentation électrique PS…………………..……….…………….50 Figure 27 : carte CPU………………….…………….……………………………………51 Figure 28 : Schéma fonctionnel d’entrée numérique DI……………...……………….….51 Figure 29 : Module d’entrée analogique AI 32……………..………..….…………….….52 Figure 30 : Carte MCP……………….….…………….………………………………….55 Figure 31 : Etat actuel du système de téléconduite……………...……………….……….56 Figure 32 : Adaptateur RS232/RG45…………….……………...……………….……….57 Figure 33 : Schéma de la solution proposée……………………………… ……….……..57 …. 10 | P a g e Liste de tableaux Tableau 1 : puissance produite dans différentes centrales de production….……..……….…17 Tableau 2 : Longueur des lignes électriques en 2018 (en km)……………………………….18 Tableau 3 : Puissance installée en 2017 (en MVA)…………………………………………..18 Tableau 4 : Répartition de l’électricité vendue……………………………………………….19 Tableau 5 : les avantages et les inconvénients de chaque type de la fibre optique……………27 Tableau 6 : Comparaison entre le CDE et le PA……………………………………………..56 Tableau 7 : Nombres de signalisations trouvées…………………………..………………….57 Tableau 8 : Coût du matériels nécessaires pour la rénovation………………………………...59 11 | P a g e Abréviation PFE ONEE-BE THT/HT/MT Projet de fin d’étude Office Nationale d’Electricité et d’Eau potable - Branche Electricité Très Haute Tension, Haute Tension, Moyenne Tension CPL Courant Porteur sur ligne CDE Consignateur d’état PA Poste Asservie DN Dispatching National FO Fibre Optique HF Haute Fréquence TT Transformateur de Tension TC Transformateur de Courant MASEN Moroccan Agency For Solar Energy IPP Independant Power Producer IAM Itissalat Al-Maghrib (Maroc Telecom) VHF Very High Frequency (Très grande fréquence) UHF Ultra High Frequency (Ultra grande fréquence) RTU Remote Terminal Units DTA Division Transport Afourer SCR Station de conduite régional 12 | P a g e Introduction Générale A- Préambule : La plus banale prise électrique d’une maison, d’un atelier ou d’un commerce est le premier maillon visible d’un immense écheveau de lignes et d’interconnexions irriguant tout un réseau, à l’égal des veines de notre système cardiovasculaire. Les réseaux de distribution changent en permanence, tant en taille qu’en forme, au gré de la demande, du nombre d’appareils raccordés ou des aléas de la maintenance ou du dépannage de tronçons de ligne. Quels que soient sa topologie (radiale ou en boucle), son maillage et son support physique (lignes aériennes ou souterraines), le réseau de distribution débouche toujours sur des postes électriques. C’est là que la puissance transitée, aux confins du transport et de la répartition, s’écoule dans le réseau de distribution pour y être transformée, régulée et commandée. En amont, le réseau de transport est l’artère qui alimente l’ensemble du système en énergie : toute perturbation peut se propager par capillarité dans les moindres recoins du territoire. Faut-il rappeler les grandes pannes privant des milliers d’usagers d’électricité (Black-Out), menaçant la stabilité des ouvrages et se soldant par de lourdes pertes économiques ? On comprend alors que la sécurité d’approvisionnement demeure la priorité de tout offreur de solutions de conduite et de gestion des systèmes électriques du monde entier, dont l'Office National de l'Electricité (ONE) est l'opérateur de référence du secteur électrique au Maroc. B- Objectif du PFE : Face à ses challenges et conscient de la nécessité de devoir améliorer les performances des systèmes de supervision des postes électriques. Le service étude et réalisation de la division transport d 'Afourer sous la responsabilité de Mr Jaouad OUHAMOU nous a proposé le présent projet qui consiste à : ➢ Etudier le système de conduite et de téléconduite existant au poste M. Youssef ; ➢ Rénover l’ancien système afin d’améliorer la qualité de supervision ; ➢ Montrer s’il y’en a des avantages techniques et économiques que l’ONEE-BE peut tirer de cette rénovation. 13 | P a g e C- Organisation du travail : Pour atteindre les objectifs annoncés au paragraphe précèdent, nous avons tracé la progression suivante : - Première partie : Présentation générale de l’organisme d’accueil et du poste THT/HT MOULAY YOUSSEF ; - Deuxième partie : Description de l’ancien système de supervision avec une présen- tation de ses inconvénients. - Dernière partie : Solution proposée pour améliorer la supervision au niveau du poste. 14 | P a g e CHAPITRE 1 PRESENTATION DE L’ENTREPRISE ACCUEULLANTE 15 | P a g e I.1. Présentation D’ONEE : I.1.1. Historique : Acteur de référence du secteur électrique marocain ! L’Office National de l’Électricité et de l’Eau potable (ONEE) est le pilier de la stratégie énergétique et bras armé de l’Etat dans le secteur de l’eau et de l’assainissement au Maroc. Depuis le milieu des années 1990, l’Office est sur tous les fronts : généralisation de l’accès à l’électricité et à l’eau potable, épuration des eaux usées et développement du service de l’assainissement liquide, modernisation et élargissement des réseaux de production, de commercialisation et de distribution des ressources électriques et hydrauliques, lutte contre le gaspillage et implémentation de nouveaux instruments et techniques d’économies de l’eau et d’électricité L'office est créé en 1963 selon le dahir n°1-63-225 du 5 août 1963. I.1.2. Mission : L'ONEE-BE a comme mission : - Assurer le service public de la production et du transport de l’énergie électrique ainsi que celui de la distribution de l’énergie électrique dans les zones où l’Office intervient ; - Gérer et développer le réseau de transport ; - Planifier, intensifier et généraliser l'extension de l'électrification rurale ; - Œuvrer pour la promotion et le développement des énergies renouvelables ; - Gérer la demande globale d'énergie électrique du Royaume. I.1.3. Structure juridique de l’ONEE-BE : L'ONEE-BE est un établissement public à caractère industriel et commercial, placé sous la tutelle administrative et technique du Ministère de l'Energie et des Mines et doté d'une personnalité civile et d'une autonomie financière et a été investi à sa création de l'exclusivité de la production et le transport. Il assure également la distribution de l'énergie électrique à travers tout le territoire marocain. I.1.4. Domaine d’activité de l’ONEE-BE : • Production : En tant que producteur national, l'ONEE-BE a la responsabilité de fournir sur tout le territoire marocain et à tout instant une énergie de qualité. 16 | P a g e Cette fourniture est assurée par des moyens de production exploités directement par l'ONEEBE ou par des ouvrages confiés à des producteurs concessionnels. - À fin 2018, la puissance totale installée du parc de production électrique de l'Office s'élève à 10 937.8 MW, contre 8 820,194 MW en 2017. Tableau 1 : puissance produite dans différentes centrales de production (Loi 13-09 : Loi n° 13-09 relative aux énergies renouvelables, promulguée par Dahir n° 1-10-16 du 26 Safar 1431 (11 février 2010) publiée au Bulletin officiel n° 5822 du 1er rabii II 1431 (18 mars 2010)) • Transport : Opérateur du Système Electrique National, l’ONEE exploite, entretient et développe le réseau électrique Haute et Très Haute Tension afin d’assurer, dans les meilleures conditions de sécurité et d’économie, le transport de l’énergie électrique des centrales de production vers les centres de consommation. D'une longueur totale de 26 651 km en 2018, le réseau de transport national est interconnecté aux réseaux électriques espagnol et algérien, dans l'objectif de : - Renforcer la fiabilité et la sécurité d'alimentation ; - Bénéficier de l'économie potentielle sur le prix de revient du kWh ; - Intégrer le marché électrique national dans un vaste marché Euromaghrébin 17 | P a g e Tableau 2 : Longueur de lignes électriques 2018 (en km) Nombre de transfos Puissance installée en (MVA) THT/HT 154 20 950 THT/MT 6 420 HT/MT 377 7 660 Total 537 29 030 MVA Tableau 3 : Puissance installée en 2017 (en MVA) • Distribution : L’ONEE-BE c’est : - Le premier distributeur d'électricité au Maroc, - 10 directions régionales sur tout le territoire, - Un réseau commercial de 32 Directions Provinciales, 218 Agences de Service dont 68 Agences de service provinciales et 25 succursales, - 6 084 493 de clients à fin 2018, dans tout le monde rural et plusieurs agglomérations urbaines. Le reste de la clientèle étant gérée par des Régies de distribution publiques ou des Distributeurs privés qui sont eux-mêmes clients Grands Comptes de l'ONEE-BE. - Une amélioration continue de la qualité de services : externalisation des points d'encaissement, promotion du prépaiement, mise en place de " SIRIUS ", progiciel intégré de gestion commerciale, téléconduite régionale. - Les ventes d’énergie électrique pour l’année 2018 ont atteint 30.709 GWhs 18 | P a g e Tableau 4 : Répartition de l’électricité vendue (*) : Il s’agit du nombre de contrats actifs à fin décembre (**) : Il s’agit de 11 distributeurs Figure 1 : Schématisation des trois activités de l'ONEE-BE I.1.5. Structure d’organisation de l’entreprise : L'ONEE-BE opte pour une structure dans laquelle sont repartis plusieurs services liés à l'administration générale qui assume la coordination entre eux, et à la tête de chaque service est désigné un responsable gestionnaire spécialisé dans le domaine. En générale la structure de l'ONEE-BE regroupe les divers organes (Direction, division Service et Unité…) et les relations fonctionnelles ou opérationnelles qui relient entre eux. Elle illustre la répartition des responsabilités, des pouvoirs et des tâches selon l'activité de chacune d'elles. 19 | P a g e Figure 2 : structure de l’administration générale I.2. Description générale de la division transport de Afourer : I.2.1. Présentation de la division transport de Afourer : La Division Exploitation Transport a pour mission de satisfaire les besoins en énergie électrique du réseau de distributions ONEE-BE, les régies et les clients grands comptes en assurant la sécurité de fonctionnement du réseau avec une meilleure qualité et continuité de service. Ainsi le rôle de l'exploitant du réseau de transport est d'assurer la conduite et la maintenance permanente et constante des ouvrages constituants ce réseau. La Division Transport Afourer (DTA) est rattachée à la direction régionale transport centre Casablanca, elle est constituée de deux services : service conduite et exploitation et service maintenance. 20 | P a g e I.2.2. Organigramme de la division transport Afourer : Figure 3 : Organigramme de la division transport Afourer Service conduite et exploitation : La section programmation et conduite intervient dans : - Conduite et surveillance des ouvrages placés sous la responsabilité de la DTA ; - Protection des équipes de maintenance et des entreprises dans les Postes THT/HT et HT/MT - Définitions des actions urgentes et à long terme à prendre pour la sauvegarde du matériel et la sécurité des personnes dans les ouvrages ; - Programmation, ordonnancement et suivi des indisponibilités du réseau de la DTA pour la réalisation de la maintenance systématique des ouvrages. 21 | P a g e Service maintenance : La section contrôle commande intervient dans : - Maintenance préventive et corrective des protections électriques, automatisme d’exploitation et de surveillance des installations placées sous la responsabilité de la DTA ; - Entretien et essai périodique des installations BT des clients grands-compte, assurer le relevé et la maintenance du système de comptage. La section Lignes intervient dans : - Maintenance préventive et corrective des lignes THT et HT placées sous la responsabilité de la DTA ; - Réception des nouvelles installations ; - Etablissement des statistiques et des casses isolateurs. La section postes intervient dans : - Maintenance préventive et corrective des installations THT et HT des postes placées sous la responsabilité de la DTA ; - Réception des nouvelles installations et réalisations des travaux neufs. La section télécommunication intervient dans : - La maintenance préventive et corrective des installations de télécommunication placées sous la responsabilité de la DTA. Ces installations comprennent : • Une liaison HF et équipement à fibre optique ; • La radio VHF et UHF ; • Un autocommutateur privé et abonnement téléphonique intérieur IAM ; • La mise en service et réception des nouvelles installations de télécommunication ; • L’assistance technique des abonnées et réalisation des travaux et projets des nouvelles installations téléphoniques intérieures ou IAM. I.3. Types de support de télécommunication exploités par l’ONEE-BE : I.3.1. Introduction : La conduite, la stabilité et la sécurité du réseau électrique national sont basées sur l’acheminement des informations de l’ensemble des postes THT/HT, des usines hydrauliques, des 22 | P a g e usines thermiques et sites éoliennes ou solaires, vers le dispatching national DN d’une part et au SCR régionaux d’autre part pour les postes MT et réseaux MT. Ces informations telles que les télésignalisations, les télémesures, les téléréglages, les télévaleurs de consignes et les télé-actions (TDT, TDM, TLD IME, TLD IMA…etc.) sont acheminées par des équipements de télécommunications dont le bon fonctionnement est primordial. D’où une surveillance permanente est exigée pour assurer la fiabilité et la qualité du transport et de la production de l’énergie électrique. Support de Transmission Figure 4 : Téléconduite du réseau électrique L’ONEE-BE s’est doté d’un réseau HF totalement indépendant et reliant les différents postes THT/HT, les usines électriques avec le DN pour bénéficier de : - Un moyen sûr et indépendant des opérateurs Telecom ; - Une liaison de tous les sites ONEE-BE de transports et de production ; - Une optimisation des frais de transmission (téléphone, téléfax…). L’ONEE-BE utilise trois types de supports de transmissions : 1. Transmission par Faisceau Hertzien ; 2. Transmission par Fibre Optique ; 3. Transmission par Courant porteurs en ligne haute tension (CPL-HT). I.3.2. Transmission par Faisceau Hertzien : ▪ Définition : Un système de transmission numérique ou analogique, entre deux points fixes par ondes électromagnétique de l'espace. Les ondes utilisées par ces systèmes sont très fortement concentrées à l'aide d'antennes directives et très courtes (ondes radioélectriques appelés aussi ondes radio), leurs avantages c’est qu'elles sont faciles à émettre et à recevoir avec des appareils simples et peu coûteux. De plus, elles se déplacent vite. Ce sont donc des supports très importants pour la communication. 23 | P a g e ▪ Avantage : Economique et aisé de mise en place : - Le faisceau hertzien ne nécessite pas de support physique entre l’émetteur et le récepteur. - Les coûts d’installation d’un faisceau hertzien sont en moyenne dix fois moins élevées que ceux liés au déploiement de la fibre optique. - Les faisceaux hertziens peuvent surmonter plus facilement des difficultés des parcours et franchir des obstacles naturels tels que : étendues d’eau, terrains montagneux, terrains fortement brisés etc. Une technologie en constante amélioration : - Les chercheurs allemands de l’Institut Fraunhofer ont réussi à atteindre un débit de 40 Gbit/s sur une distance d’un kilomètre. A titre de comparaison, le débit moyen d’une connexion ADSL est de 6 Mbit/s, soit 6 000 fois moins. - Les ingénieurs de Karlsruhe ont ainsi obtenu par le faisceau hertzien des débits très proches de ceux des transmissions par fibre optique. ▪ - Inconvénient : Allocation de la bande passante est extrêmement limitée : de 300 MHz à 1 GHz allocation de 50 MHz soit 14 possibilités. Cela limite l'offre dans les zones de forte demande. - Effets atmosphériques peuvent être importants voire couper la communication (pluie ou neige dense). - Si le réseau n'est pas suffisamment bien maillé, il faut prévoir des solutions de replis, souvent de haut débit qui reviennent relativement chères. I.3.3. Transmission par Fibre Optique (FO) : Dans le cadre du développement de son réseau de transport électrique l'ONEE-BE s'est engagé dans la réalisation d'un réseau de transmission à FO. Ce projet d'envergure nationale a pour première vocation la satisfaction des besoins du centre de DN en matière de transmission de données. ▪ Historique : Depuis longtemps, la lumière visible fut un outil de communication à distance, cepen- dant la transmission de la lumière à travers l’atmosphère n’est pas pratique et non fiable (Techniques lentes), à cause des conditions atmosphériques (brouillard, pluie, oxygène et particules 24 | P a g e dans l’aire qui absorbent et atténuent les fréquences ultra-hautes de la lumière). Donc il était nécessaire d’envoyer cette lumière en la protégeant : d’où l’idée de la fibre optique. - En 1930 : J. L. BRAID (G B) et C. W. HANSELL (USA) ont breveté une technique pour scanner et transmettre des images de TV sur câble à fibre non gainée. - H. LAMM (Allemagne) arrive à transmettre les images TV sur une fibre de verre. - En 1931 : OWENS-ILINOIS découvre la méthode pour fabriquer en série de fibres de cristal pour Fiberglas. - En 1934 : NORMAN R. FRENCH inventa le téléphone optique. - En 1976 : Premiers essais de systèmes à câbles optiques. ▪ Définition : La fibre optique est un support physique de transmission permettant la transmission de données à haut débit grâce à des rayons optiques, elle est constituée de trois éléments : - Le cœur : sert à la propagation des rayons lumineux - La gaine optique : entourant le cœur, constituée d'un matériau dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du cœur, de telle manière à confiner la propagation des rayons lumineux. - Le revêtement de protection : pour protéger la gaine optique des dégradations physiques. Figure 5 : Constitution d’une fibre optique multimode ▪ Types de la fibre optique : 1. La fibre multimode à saut d’indice : - Constituée d'un cœur et d'une gaine optique en verre de différents indices de réfraction. - Cette fibre provoque de par l'importante section du cœur, une grande dispersion des signaux la traversant, ce qui gère une déformation du signal reçu. 25 | P a g e 2. La fibre multimode à gradient d'indice : - Le cœur est constitué de couches de verre successives ayant un indice de réfraction proche. - Bande passante typique 200-1500 Mhz par km. 3. La fibre monomode (Utilisé par l’ONEE-BE) : - La bande passante transmise est presque infinie (> 10Ghz/km). - Utilisé surtout pour les sites distants. - Le petit diamètre du cœur (10um) nécessite une grande puissance d‘émission, donc des diodes au laser qui sont relativement onéreuses. Figure 6 : Les types de fibres optiques 26 | P a g e Type de fibre optique À saut d’indice Avantages - Cout Faible Facilité de mise en œuvre Bande passante raisonnable Bonne qualité de transmission Inconvénients - Perte et distorsion importante du signal - Difficile à mettre en œuvre À gradient d’indice Monomode - Très grande bande passante Aucune distorsion Prix élevé Tableau 5 : les avantages et les inconvénients de chaque type de la fibre optique ▪ Les avantages et les inconvénients de la fibre optique : Avantages : Les fibres optiques présentent plusieurs avantages sur leur homologue de cuivre. On peut citer : - La vitesse : comme nous le savons, la lumière voyage dans la fibre, elle se propage à 300 000 Km/s (vitesse de la lumière) ce qui crée une vitesse de transmission très grandes et relativement instantanée. - La légèreté : les matériaux utilisés pour la conception des fibres optiques présentent une grande légèreté. La masse d’une fibre optique est d’environ 1/10éme de la masse d’un câble coaxial. - Insensibilité aux champs magnétiques : le signal qui circule dans la fibre optique est insensible aux champs magnétiques ou divers bruits. Inconvénients : Les fibres optiques engendrent deux inconvénients : - Premièrement : l’atténuation ou la perte de force du signal lumineux. Les ondes circulent sous forme de flux dans une fibre, elles ne sont pas toutes alignées et parallèles, elles ont une même direction générale, mais pas le même parcours car chaque onde ne se reflète pas au même moment et qu’il peut donc arriver qu’à la suite de plis ou de virages dans le câble, une certaine quantité d’ondes lumineuses, ayant dépassé l’angle critique, soit perdue. → La force du signal final est faible que celle du signal initial dû à la perte de certaines ondes lumineuses. 27 | P a g e L’atténuation est calculée en décibels par kilomètre (dB /Km) : c’est la quantité des décibels perdus au cours d’un kilomètre, elle peut varier de 0,5 dB /Km à 1000 dB/Km pour un câble à noyau large. - Deuxièmement : la dispersion et le non parallélisme des ondes, si une bonde circule en zigzag rebondissant d’un côté à l’autre du noyau, elle parcourt beaucoup plus de distance qu’une onde circulant en ligne droite. En faisant un plus long parcours pour la même vitesse de propagation, elle prend du retard sur celle qui circule en ligne droite. Ceci crée le phénomène d’allongement du signal, ou de dispersion dans le temps. Dans le cas où un deuxième signal serait émis trop rapidement derrière le premier, il pourrait se créer une superposition ou le récepteur ne saurait plus différencier les deux signaux. On appelle la largeur du spectre la fréquence à laquelle on peut émettre des signaux successifs sans avoir de superposition. ✓ Il est possible d’éviter ce problème en réduisant le diamètre du noyau. ▪ Le réseau à fibre optique de l’ONEE-BE : Pour des raisons financières, techniques et stratégiques, l’ONEE-BE a opté pour l’ins- tallation, sur ses lignes à haute tension des câbles à fibre optique. Les travaux prévoient la pose de câbles mixtes neutres à fibre optique sur les lignes en construction ainsi que le remplacement des câbles neutres par des câbles mixtes. Le réseau maillé à fibre optique de l’ONEE-BE est constitué de trois types de câbles : Figure 7 : Les câbles fibres optique au niveau d’une pylône 28 | P a g e – Câble de garde à fibre optique OPGW (Optical Ground Wire) Figure 8 : câble OPGW – Câble diélectrique ADSS (All Dielectric Self Supported) Figure 9 : câble ADSS – Câble de phase à fibre optique OPPC (Optical Phase Conductor Cable) Figure 10 : câble OPPC 29 | P a g e I.3.4. Transmission par Courants Porteurs en ligne (CPL) : ▪ Introduction aux CPL : CPL « Courants Porteurs en Ligne » : toute technologie qui vise à faire passer de l'infor- mation à bas débit ou haut débit sur les lignes électriques en utilisant des techniques de modulation avancées. Selon les pays, les institutions, les sociétés, les courants porteurs en ligne se retrouvent sous plusieurs mots-clés différents : ▪ – CPL (Courants porteurs en ligne) – PLC (Powerline Communications) – PLT (Powerline Télécommunication) – PPC (Power Plus Communications) Historique : La technologie existe depuis longtemps, utilisée pour des applications de télécommande de relais, éclairage public et domotique. Le haut débit sur CPL n'a commencé qu'à la fin des années 1990 : – En 1997 : premiers tests de transmission de signaux de données sur réseau électrique en bidirectionnel, et début des recherches pour Ascom (Suisse) et Norweb (UK). – ▪ En 2000 : premières expérimentations en France par EDF R&D et Ascom. Principe de fonctionnement : Le CPL à Haut Débit permet de faire passer des données informatiques sur le réseau électrique. Le principe des CPL consiste à superposer au signal électrique de 50 Hz un autre signal à plus haute fréquence (bande 1,6 à 30 Mhz) et de faible énergie (Modulation d’amplitude à bande latérale unique AMBLU). Ainsi le signal CPL est reçu par tout récepteur CPL qui se trouve sur le même réseau électrique. ▪ Composition : Un support de transmission par courant porteur est constitué principalement de : – Ligne haute tension – Circuit bouchon 30 | P a g e – Condensateur de couplage – Boite de couplage – Cable coaxial Ligne HT Circuit Bouchon Condensateurs de couplage Trolley HF PowerLink PowerLink Boite de couplage F2 F3 F6 Cable Coaxial F2 F3 F6 Figure 11 : Equipements de la transmission par CPL-HT I.4. Conclusion : À l’issue de ce chapitre, nous avons présenté l’entité d’affectation et nous avons déterminé et donné une idée générale sur les supports de télécommunication exploités par l’ONEEBE parce qu’ils constituent une phase très importante dans notre projet. Dans le chapitre suivant on va présenter le poste THT/HT MOULAY YOUSSEF et citer ses caractéristiques avec un aperçu général sur ses équipements afin de comprendre son fonctionnement et de localiser le lieu du système de supervision qu’on doit rénover. 31 | P a g e CHAPITRE 2 DESCRIPTION DU POSTE THT/HT DE M. YOUSSEF 32 | P a g e II.1. Introduction : Les sources de production d’énergie électrique, particulièrement les centrales hydrauliques, sont généralement éloignées des centres de consommation, c’est-à-dire des centres industriels et des villes. L’énergie est acheminée à distance par des liaisons électriques à grand flux qui remplissent une fonction de transport d’énergie. Afin de garantir la sécurité d’alimentation, il est utile de pouvoir faire transiter l’énergie électrique par des voies différentes, pour pallier l’avarie éventuelle de l’une d’elles. En outre, une exploitation économique veut que l’on utilise en priorité les unités de production au coût de revient le plus faible du fait de leur puissance, de leur âge ou de la nature du combustible. Ces deux considérations, technique et économique, conduisent à raccorder entre elles les liaisons électriques pour constituer des nœuds électriques qui permettent de mettre en commun toutes les sources de production et qui assurent ainsi une fonction d’interconnexion entre régions et entre pays frontaliers. Le souci de réduire le nombre et le volume des infrastructures d’équipement à construire, la volonté de limiter les pertes d’énergie imposent sur les grandes distances de transporter l’énergie électrique à des tensions élevées dites à très haute tension (THT). Il est donc nécessaire d’élever la tension à la sortie des groupes de production puis, après son transport, de l’abaisser par plusieurs transformations successives pour alimenter les réseaux de répartition, puis les réseaux de distribution. Les fonctions mises en évidence précédemment sont réalisées grâce à des lignes aériennes, des lignes souterraines et des transformateurs de puissance qui forment des réseaux de différentes tensions dont les nœuds et les points de transformation sont les postes. II.2. Caractéristiques du poste M. Youssef : Le poste THT/HT de M. Youssef est un poste stratégique, il assure : - Une transformation 225/60 KV. - Une interconnexion entre les unités de production. - Alimentation des postes sources de la région Marrakech-Safi II.3. Schéma unifilaire du poste : 33 | P a g e Figure 12 : Schéma unifilaire du poste M. Youssef II.4. Géolocalisation du poste Moulay Youssef : Le poste M. Youssef se situe à la région Marrakech-Asfi, juste à côté du barrage Moulay Youssef (dit aussi Ait Adel), d’environ 80 km de Marrakech et 30 km de Demnate. La distance entre le lieu où on a passé notre stage (Afourer) et le poste est d’environ 147 km presque 2h 30min en voiture. 34 | P a g e Figure 13 : Géolocalisation du poste Moulay Youssef (Google Map) II.5. Constitution du poste M. Youssef : Le poste THT/HT de M. Youssef est un poste de transformation 225/60 KV, il est constitué de : Un seul départ 225 kV : - Départ N° 25.64 TAZART Deux départs 60 kV : - 1er départ : N°204 DEMNATE - 2éme départ : N°106.1 PORTIQUE Un transformateur 225/60 kV de 70 MVA - Quels que soit le type du poste, les éléments principaux qui le composent sont : Les Disjoncteurs : Un disjoncteur à HT est destiné à établir, supporter et interrompre des courants sous sa tension assignée (la tension maximale du réseau électrique qu'il protège) à la fois : 35 | P a g e → Dans des conditions normales de service, par exemple pour connecter ou déconnecter une ligne dans un réseau électrique ; → Dans des conditions anormales spécifiées, en particulier pour éliminer un court-circuit. Jeu de barres Dans la distribution électrique un jeu de barres désigne un conducteur de cuivre ou d'aluminium qui conduit de l'électricité dans un tableau électrique, à l'intérieur de l'appareillage électrique ou dans un poste électrique. Parafoudre : Le parafoudre assure la protection des appareils d’une ligne CPL contre les surtensions provoquées par une défaillance éventuelle du condensateur de couplage ou par d’autres surtensions transitant par celui-ci (p. ex. dues à des commutations ou des éclairs). - Sa tension d’amorçage est de 2 kV eff.50 Hz. Circuit Bouchon : Les Circuits Bouchon servent à faire passer les signaux de communication haute fréquence par les lignes souhaitées en bloquant les autres lignes, de manière à éviter ainsi les pertes de signal. Inséré dans un conducteur de la ligne Haute tension, il permet le passage du courant 50Hz transitant dans la ligne tout en contraignant les fréquences du courant porteur (de l’ordre de 30 à 500 Khertz) à partir en ligne dans la bonne direction. Les circuits bouchons empêchent la transmission de signaux haute fréquence vers des directions non désirées, sans perte d'énergie à la fréquence industrielle. Condensateurs de couplage : Les Condensateurs de Couplage servent à coupler les signaux de communication haute fréquence et correspondent à la partie capacitive d'un transformateur capacitif de tension. Sectionneur : Le sectionneur est un appareil électromécanique permettant de séparer, de façon mécanique, un circuit électrique et son alimentation, tout en assurant physiquement une distance de sectionnement satisfaisante électriquement. L'objectif peut être d'assurer la 36 | P a g e sécurité des personnes travaillant sur la partie isolée du réseau électrique ou bien d'éliminer une partie du réseau en dysfonctionnement pour pouvoir en utiliser les autres parties. Les réducteurs de mesure : La manipulation directe de la THT est très dangereuse, raison pour laquelle il est nécessaire d’installer les réducteurs de mesure (les TC et les TT). - Le transformateur de tension (TT) : permet d’abaisser la tension à une valeur standard de 100V, pour la THT on utilise généralement des TT capacitifs ; un ensemble de condensateurs branchés en série réalisant ainsi un diviseur de tension. - Le transformateur de courant (TC) : permet d’abaisser l’intensité du courant à deux valeurs standard 1/5A. On distingue les TC destinés pour les appareils de mesures qui ont une bonne précision autour de point de fonctionnement nominale et les TC destinés aux appareils de protection dont la précision doit être garantie à un courant égal à 20 fois le courant nominale. - Combiné de mesure (TT-TC) : Les transformateurs combinés de mesure de courant et de tension sont destinés à l’alimentation des appareils de mesure et des relais de protection. Ils permettent une diminution notable des encombrements. Ces Appareils rassemblent dans une même enceinte un transformateur de courant et un transformateur de tension, chacun ayant ses enroulements et circuits magnétiques propres. Transformateur de puissance : Un transformateur de puissance est un composant électrique haute-tension essentiel dans l'exploitation des réseaux électriques. Sa définition selon la commission électrotechnique internationale est la suivante : « Appareil statique à deux enroulements ou plus qui, par induction électromagnétique, transforme un système de tension et courant alternatif en un autre système de tension et courant de valeurs généralement différentes, à la même fréquence, dans le but de transmettre de la puissance électrique. → Il est l’équipement principale dans le poste électrique. Equipements Télécoms : ▪ Salle HF ; ▪ Equipement de transmission HF ; ▪ Equipements de couplage ; ▪ Autocommutateur téléphonique d’exploitation ; 37 | P a g e ▪ Un consignateur d’état ▪ Equipements de transmission fibre optique ; ▪ Circuit bouchon ; ▪ Equipements de transmission faisceau hertzien ; ▪ Câble fibre optique ; ▪ Un schéma de repérage ; ▪ Un PC d’ingénierie avec imprimantes : pour analyser, stocker et imprimer les données qui proviennent des appareils de protection et de mesure. Figure 14 : Schéma de repérage de tout le poste II.6. Conclusion : Dans ce deuxième chapitre, nous avons décrit les équipements du poste MOULAY YOUSSEF et donné la géolocalisation du poste sur la carte du royaume, afin de montrer son importance dans le réseau marocain et plus précisément dans la région Merrakesh-SAFI Après nous avons cité les équipements de télécommunication du poste MOULAY YOUSSEF afin de préparer le terrain pour les prochains chapitres. 38 | P a g e CHAPITRE 3 DESCRIPTION DE L’ANCIEN SYSTEME DE SUPERVISION 39 | P a g e III.1. Introduction : Chaque poste de transformation contient plusieurs dispositifs et appareillages, et pour connaitre l’état de chaque dispositif, l’ONEE-BE a mis des équipements de surveillance et de téléconduite pour la gestion du réseau en temps réel. Tous les équipements HT de l'ONEE-BE sont télégéré en temps réel à partir du DN situé à Casablanca. L’échange des télé-informations se fait grâce à un système de téléconduite On distingue trois types de télé-information : - Les télésignalisations : Ce sont des états des organes par ex : état disjoncteur, état sectionneur, … etc. - Les télémesures : C’est l’image de la mesure du courant, tension, puissance, … etc. - Les télécommandes : Ce sont des ordres émis par le dispatching et reçus au niveau du poste pour ouvrir ou fermer un organe ou pour la régulation du Transformateur, …etc. III.2. Description du consignateur d'état : III.2.1. Définition de la supervision : La supervision est une forme évoluée du dialogue Homme-machine dont les possibilités vont bien au-delà de celles des fonctions de conduites et de surveillance réalisées avec les interfaces de dialogue habituelles (boutons poussoirs, voyants, terminaux de commande et d’exploitation). Elle est essentiellement une fonction de centralisation des informations, de leurs prétraitements pour le niveau de gestion et de leurs visualisations. III.2.2. Présentation du consignateur d’état : Le consignateur d’état (CDE) est un équipement d’acquisition de toutes les signalisations du poste, après traitement et synchronisation de ces informations en temps réel, il les achemine vers une imprimante. a- Les principales caractéristiques du CDE : - Capacité de 1024 entrées configurables individuellement TS (télésignalisation) simples ou doubles (2 entrées consécutives pour les TS doubles) ; - Séparateur de 10 ms ; 40 | P a g e - Impression sur 1 ou 2 imprimantes se secourant mutuellement ; - Mémorisation dans une pile de 2000 événements ; - Fonction de tri multicritères dans la pile d’événements ; - Synchronisation horaire extérieure ; - Absorption des avalanches dans une pile de 1024 événements sans perte de chronologie ; - Transfert de la base de données (mémoire spécifique) depuis un PC de configuration ; - Boucle d’alarme en cas d’anomalie ; - Filtrage des défauts de complémentarité TSD présent pendant une durée inférieure à 280 ms ; - Filtrage des télésignalisations battantes (Simple ou double). b- Synoptique générale du CDE Le synoptique général du CDE est représenté ci-dessous : Figure 15 : Le synoptique général du CDE - Le CDE acquiert les informations de télésignalisations simples ou doubles avec un pouvoir séparateur de 10 ms par l’intermédiaire des cartes de 32 entrées ; Celles-ci sont consignées sur une ou deux imprimantes grâce à deux liaisons série ; - L’équipement est synchronisé par horloge externe ou interne pour assurer la chronologie et la datation des événements ; - En cas d’anomalie du matériel ou d’imprimante, des boucles de défaut sont activées ; - Les télésignalisations sont également affectables à une boucle d’alarme. III.2.3. Descriptif du matériel du CDE : Le CDE est constitué des éléments suivants : - Un rack normalisé 19’’ supportant la carte mère – fond de panier - Un jeu de cartes se composant : 41 | P a g e ➢ Des cartes de l’équipement de base ➢ Des cartes Interface - Une barre de verrouillage et de repérage des cartes, fixée au rack par deux vis imperdables. Figure 16 : Description mécanique du consignateur d’état - Schéma de raccordement : Figure 17 : Les composants du consignateur d’état 42 | P a g e 1 : Connecteur HE901 5 : Connecteur SUB-D 50 points vers télésignalisations simples 9 points vers terminal ou imprimante 2 ou doubles 6 : Connecteur SUB-D 2 : Connecteur DIN41612 9 points vers configurateur Forme F, 48 points vers télésignalisations 7 : Connecteur SUB-D 3 : Connecteur SUB-D 9 points vers réseau +/-48V 9 points vers horloge externe 8 : connecteur SUB-D 4 : connecteur SUB-D 9 points vers réseau +/-48V 9 points vers terminal ou imprimante 1 • Ç_ Les éléments constituant ce consignateur d’état sont les suivants : Carte convertisseur : Cette carte délivre à partir du +/- 48 du réseau : une tension 5V logique pour toutes les cartes du rack. - une tension +/- 15V pour la carte bicoupleur. Un relais ‘manque tension’ fournit une sèche en cas de défaut d’alimentation. Figure 18 : Carte convertisseur Carte Bicoupleur : La carte Bicoupleur fournit des boucles sèches d’alarmes telles que chien de garde, défaut imprimante urgent ou non urgent. 43 | P a g e Figure 19 : Carte Bicoupleur Carte Fille Coupleur : Cette carte permet le dialogue avec le configurateur dans le cas de faible distance, par liaison normalisée RS232C. Figure 20 : Carte fille coupleur Carte Unité Centrale : La carte assure la gestion globale du CDE. ➢ Elle gère les liaisons avec les imprimantes ou les terminaux de visualisation. ➢ Elle reçoit les messages horaires pour synchroniser l’heure du CDE. 44 | P a g e Figure 21 : Carte Unité Centrale Carte Interface 32 TSS : Cette carte assure l’acquisition de 32 signalisations d’où le nom 32 TSS, qui par configuration seront affectées en TS simples (1 signalisation) ou en TS doubles (2 signalisations consécutives). Figure 22 : Carte Interface 32 TSS Carte Interface 32 IS/48 et 32 IS/125 : Cette carte joue le même rôle que la carte précédente sauf que le relai est remplacé par l’optocoupleur. 45 | P a g e Figure 23 : Carte Interface 32 IS/48 et 32 IS/125 III.2.4. Les inconvénients du CDE : Le CDE est réalisé en technologie ancienne qui a plusieurs inconvénients, on trouve : - Sensible au bruit électromagnétique ; - Limitation en nombre d’entrées (1024 entrées) ; - Problème de clé (Licence) à chaque installation du logiciel sur un nouveau PC ; - Difficulté de trouver des pièces de rechange sur le marché ; - Vétuste. → En plus de tous ces inconvénients, cet équipement est devenu invalide. Donc on ne peut pas prendre une vision totale du poste pour surveiller les changements des états des équipements. III.3. Conclusion : Dans ce troisième chapitre nous avons décrit l’ancien système de supervision avec plus de détails. Plusieurs points faibles ont été dégagé lors de cette étude, ce qui donne raison et importance à moderniser l’équipement de téléconduite actuelle. On conclut donc qu’une rénovation du matériel est nécessaire, mais la question qui se pose c’est : quel est le système convenable à choisir ? Le chapitre suivant répond à cette question. 46 | P a g e - CHAPITRE 4 SOLUTION PROPOSEE 47 | P a g e IV.1. Introduction : Afin d’améliorer les performances de supervision des équipements du poste MOULAY YOUSSEF, plusieurs systèmes ont été étudié, mais la simplicité et le coût raisonnable du poste asservi (PA) et puis son rendement parfait dans d’autres postes internationaux, nous a convaincu de le choisir comme nouveau équipement de téléconduite sans hésitation. Le PA permet la transmission de toutes les données du poste THT/HT tel que les télémesures, les télésignalisations, ou les télécommandes, au DN et en même temps il peut faire la fonction de consignateur d’état (CDE) pour surveiller le changement d’état des équipements du poste. IV.2. Description du Poste Asservi : IV.2.1. Définition : Le poste asservi PA ou RTU (Remote Terminal Unit) est un équipement de téléconduite national qui permet la gestion de réseau en temps réel. Il offre des moyens simples pour l’automatisation du poste à base de module, et ouvre l’accès dans l’environnement de la technologie des informations au moyen de SICAM Diamond. SICAM = Substation Information Control Automation and Monitoring System eRTU = enhanced Remote Terminal Unit (enhanced=avancé) Figure 24 : SICAM eRTU en armoire 48 | P a g e IV.2.2. Caractéristique du poste asservi : Cet équipement évolué par sa nouvelle technologie numérique, optimisé en termes de coût est caractérisé par : - Le paramétrage rapide et convivial et nécessite donc moins d‘efforts ; - Les entrées/sorties du processus sont sécurisées par une haute isolation électrique permettant de minimiser les disfonctionnements ; - La clarté et le détail des informations facilitent l‘exploitation et permettent une détection rapide des défauts ; - La possibilité de diagnostic à distance au moyen du réseau World-Wide-Web (Télémaintenance) ; - Conçu spécialement pour les besoins spécifiques des postes ; - Résistance aux interférences élevée (isolation à 2,5kV) ; - Acquisition du temps réel avec une résolution de 1 ms ; - Détection et localisation rapide des défauts (Chaque information contient des compléments importants, tel que l’horodatage, état de l‘origine, etc…) ; - Echange possible de modules en cours d‘exploitation (sous tension). IV.2.3. Composantes du PA : Le poste asservi dispose trois types de composantes : → Composantes centrales → Cartes d’entrées/sorties → Carte de communication 49 | P a g e Figure 25 : les différentes cartes du Rack principale a- Composantes centrales : ❖ Module d’alimentation électrique PS : Via le bus du panneau arrière, le module d’alimentation électrique (PS) fourni les tensions d’alimentation interne (5V DC ,24V DC) du système SICAM eRTU. Les deux tensions sont surveillées. En cas de panne d’une de ces tensions, le module d’alimentation électrique signale une erreur à la CPU et active l’indicateur électroluminescent correspondant sur le panneau avant. - Dans le cas du poste de Moulay Youssef, l’alimentation source du PA utilisée est 48V DC La borne P+ de la batterie est reliée à la masse. Figure 39 : Module d'alimentation électrique PS 50 | P a g e ❖ Unité centrale S7-400 CPU : La carte CPU permet la gestion des racks et le traitement des informations, elle se compose de : - LED pour l’affichage des états et défauts ; - Commutateur de mode d’exploitation ; - Interface MPI (SUB-D à 9 pôles) pour la configuration et le diagnostic ; - Interface MPI/DP commutable ; ❖ Module d’interface IM : Figure 27 : carte CPU La carte IM joue un rôle dans : - La Connexion du bus de la face arrière (P-Bus et K-Bus) du châssis central à celui des châssis d‘extension. - La transmission et la réception pour distance courte (5m) et pour distance longue (maxi102m) - Le Raccordement jusqu‘à 6 châssis d‘extension. b- Les cartes d’entrées/sorties : ❖ Carte d’entrées numériques DI (Télésignalisations) : Figure 28 : Schéma fonctionnel d'entrée numérique DI 51 | P a g e Cette carte permet de gérer 32 télésignalisations simples ou 16 signalisations doubles. Ces signalisations expliquent le changement d’état des appareils du poste pour le dispatching national DN. Cette carte se caractérise par : - 32 entrées à isolation électrique réparties en groupes de 8 Bits ; - Visualisation de l‘état des entrées via des LED ; - Plage étendue des entrées 24V.…60V DC et 110V.…125V DC ; - Acquisition sûre des signaux avec 80% de limite de tension ; - Autosurveillance des entrées ; - Acquisition des événements avec un horodatage à 1m ; - Acquisition des états via l‘image du processus ; - Temps de filtrage paramétrables ; - Prétraitement configurable ; - Signalisations simples et doubles ; - Échantillons de bits, gradins de transformateurs, compteurs ; - Mémoire tampon des événements (jusqu‘à 200 enregistrements avec horodatage) ; - Découplage 2,5kV ; ❖ Carte d’entrées analogiques AI (Télémesures) 16/32 : Figure 29 : Module d’entrée analogique AI32 52 | P a g e Cette carte permet de gérer les télémesures par ex : courant, tension, puissance…d’un départ THT ou d’un transformateur, elle se caractérise par : - 32 entrées isolées avec une racine commune ; → Multiplexeur électronique - 16 entrées isolées ; → Multiplexeur électronique à relais bipolaire - Convertisseur A/D auto calibrant ; → Filtrage dépendant de la fréquence - 2 variantes matérielles disponibles ; → Entré courant → Entrée tension - Plages de mesure configurables ; - Traitement des valeurs de seuil ; - Empreinte des valeurs de mesures ; - Mémoire tampon des événements pour jusqu‘à 100 valeurs de mesure ; - Découplage 2,5 KV. ❖ Carte de sorties des commandes CO (Télécommandes) : Cette carte permet la gestion des télécommandes des disjoncteurs tel que, l’ouverture ou la fermeture. De même elle mesure la validation de la télécommande elle se caractérise par : - 32 commandes unipolaires, 16 commandes bipolaires ou échantillons de bits avec 8, 16 ou 32 bits (valeurs de consigne numériques) - Visualisation des sorties de commandes via les LED - Deux différents procédés de sortie → Sortie par impulsion et commandée dans le temps → Commandes permanentes - Sorties auto-surveillées, par ex. temps de sortie de commande - Surveillance du temps de sortie par une minuterie matérielle - Contact de validation supplémentaire - Découplage 2,5kV 53 | P a g e ❖ Carte subordonnée de validation de commande CR : Cette carte permet de : - Tester des circuits de sortie des commandes ; → Contrôle d‘isolation → Contrôle du courant de commutation → Surveillance de la tension de commande - Activer la validation des commandes ; → Relais de validation subordonné → Commandes impulsions par une minuterie matérielle - Visualiser des entrées et sorties via les LED ; Elle comprend 8 entrées et 8 sorties pour les tâches spécifiques au système Par exemple : touche de contrôle général, lampe de défaut ❖ Carte subordonnée de validation de commande CR : Cette carte a 8 sorties, chaque sortie peut être réglée en tension ou en courant, elle assure : - Connexion d‘actionneurs ; - Conversion des valeurs de mesure/de consigne digitales des eRTU en signaux analogiques pour le processus ; - Résolution de 13 bits (±12 bits plus signe) ; - Réglage de base des zones de courant/tension par câblage. c- Carte de communication MCP : C’est la carte qui permet le dialogue entre le PA du poste et le PC du dispatching national par l’intermédiaire d’une liaison à fibre optique ou une liaison à CPL Elle est constituée de : - Processeur de communication MPC ; - Module maître avec le processeur ; 54 | P a g e - 6 canaux de communication (internes) ; - 2 interfaces (RS232 ou RS485) ; - Modules d’extension ; - Carte d’extension XC2 pour 2 interfaces Electriques (RS232 ou RS485) ; - Carte d’extension XF6 pour 6 interfaces Optiques (connecteurs ST) ; - Unité de couvercle. Figure 30 : Carte MCP IV.2.4. Points focaux : - Surveillance et contrôle d’un poste à partir d’un centre de conduite via un protocole communication de télé conduite sécurisé ; - Connexion de différents types d’IEDs (E/S process) ; - Appareils de baie ; - Appareils de protection ; - Petits postes ; - Connexion processus sécurisée avec isolation 2,5 kV de toutes les entrées et sorties ; - Traitement rapide d’informations numériques et analogiques dans l’ordre chronologique correct. Traitement de données en temps réel avec une résolution de 1 ms et haute fiabilité. ; - Prétraitement des données processus et réduction du flux de données. IV.3. Comparaison entre le PA et le CDE : La comparaison entre les deux systèmes a mis en valeur le poste asservis (PA) qui effectue de plus de sa mission de téléconduite, des fonctions de consignateur d’état (CDE), alors que ce dernier confronte plusieurs problèmes à cause de son ancienne technologie. Le tableau ci-dessous montre la différence entre les deux équipements. 55 | P a g e PA CDE Nombre de carte On peut ajouter des racks d’extension Limité au nombre de carte Durée d’exécution 1ms 10 ms Téléconduite Centre de conduite & local Local Pièces de rechanges Existe au marché Pas de carte de rechange Maintenance Télémaintenance Maintenance local IV.4. État actuel de la supervision au niveau du poste M. Youssef : La supervision dans le poste de M. Youssef est assurée par le CDE pour les trois départs, les équipements de chaque départ sont liés avec leur système de supervision à l’aide des câbles téléphoniques contenant les informations nécessaires (les télémesures, les télésignalisations, et les télécommandes) qui viennent de la part du DN. Tableau 6 : Comparaison entre le PA et le CDE Figure 31 : Etat actuel du système de téléconduite IV.5. Réalisation au niveau terrain : IV.5.1. Les signalisations du CDE à remonter vers le PA : L’étude de l’état des lieux a révélé un nombre important des signalisations qui doivent être remontées vers le PA pour une conduite sûre et aisée du poste de MOULAY YOUSSEF. Notre recherche sur les signalisations qui doivent être remontées au PA, nous a conduit à un écart très important (voir les annexes). 56 | P a g e Type de carte DI CO AI (Télésignalisations) (Télécommandes) (Télémesures) 225 28 60 Nombre des signalisations Tableau 7 : Nombres de signalisations trouvées IV.5.2. Matériels nécessaires : L’écart dégagé de cette étude nécessite des équipements en câble et matériels : - 900m câbles armée 21 paire 9/10 pour la transmission des signalisations vers le PA ; - 10 cartes d’entrées numériques ; - 50m câble réseau RG45 (Ethernet) ; - PC (avec WINDOWS XP) et Imprimante ; - Adaptateur RS232/RG45. Figure 32 : Adaptateur RS232/RG45 V.5.3. Architecture de la solution proposée : Figure 33 : Schéma de la solution proposée 57 | P a g e Principe de fonctionnement : L’ensemble des signalisations recensées seront acheminées par un câble téléphonique (21 paires) à partir des tranches vers les cartes E/S du PA. Les signalisations récupérées au niveau de ses cartes seront renvoyées via un câble réseau et un port série RS232 vers le PC. Vu que la distance entre le tableau de commande et la salle HF dépasse les 50m on aura besoin d’un adaptateur RS232/RG45 afin de transmettre des signalisations d’une manière fiable. Le dialogue du PC avec les cartes E/S s’effectue via l’application consignateur d’état (SICAM DIAMON), toutes les signalisations sont enregistrées sur le PC et imprimées par une imprimante. - L’impression fournit les informations suivantes par point de données : → Numéro de ligne → Horodatage de l’événement → Nom de l’information → Type de signalisation (simple ou double) → Valeur (ex : apparu ou disparu) → Indicateur de qualité (par ex : non actualiser) Rôle des équipements de la solution - PA : Acquisition et traitement des informations. - GPS : Synchronisation de l’horloge interne du poste asservi (PA). - Ordinateur : visualisation des signalisations en temps réel avec possibilité de stockage. - Imprimante : impression des changements des états des signalisations - Adaptateur RS232/RG45 : pour déporter le PC + imprimante au tableau de commande 58 | P a g e IV.5.4. Coût total du matériels nécessaires : Tableau 8 : Coût du matériels nécessaires pour la rénovation Figure 16 : Photo prise du poste Moulay Youssef Donc le Coût total du matériel est : CM = 187 500 DH Tableau 8 : Coût du matériels nécessaires 59 | P a g e Conclusion Générale Cette étude permet de conclure sur les avantages techniques et économiques que l’ONEE-BE peut tirer de l’installation et de l’exploitation rationnelle du PA - La fiabilité et la disponibilité des télé-informations remonté au DN et des signalisations migrées au tableau de commande. - Une sécurité accrue en ce qui concerne les télés-actions et les télés-informations. - Une gestion en temps réel effective des organes du poste de Moulay Youssef - Une extension quasi illimitée en nombre de télé informations à échanger entre le PA et le DN. - Une télémaintenance aisée évitant des mises à jour de la base de données des interfaces du PA et les travaux qui s’en suivent. 60 | P a g e Bibliographie Site Internet : - destockable.fr/cable-telephonique-syt/ (Pour connaitre le prix des câbles téléphoniques) - One.org.ma (site officiel de l’ONEE) - Wikipedia.org - conservatoire.estelenerg.org (Conservatoire des Télécommunications du Réseau Electrique français) - new.abb.com/fr/ (Groupe ABB - Leader des technologies numériques pour l'industrie) - telecom-reseau-electrique.com/?cat=42 - mongosukulu.com/index.php/contenu/informatique-etreseaux/telecommunications/738-les-faisceaux-hertziens (Généralité sur les faisceaux Hertziens) - http://sysoco-broadband.fr/le-faisceau-hertzien-fh-comment-ca-marche/ (Les faisceaux Hertzien) Documents PDF, PPT, EXCEL : - Livre PDF : Le système nerveux du réseau français de transport d'électricité : 1946-2006 ... - Guide de choix 2016 Câbles et Solutions Réseaux pour les Bâtiments et Campus - Réseaux électriques de transport et de répartition - Carte-reseau-THT-HT-02-03-2017- - Session 2 : Implémentation des réseaux intelligents dans les systèmes électriques maghrébins Situation et Perspectives (7ème Conférence Générale du COMELEC) - Mémento de la sureté du système électrique - Edition 2004 (RTE) - Support de transmission de la société Siemens - Transport d’énergie RTE France - Poste à haute et très haute tension par Jean-Michel DELBARRE 61 | P a g e - Signalisation M. YOUSSEF Répartiteur (2007.04.05) réalisé par HACHOUMI Khedid - Les courants porteurs en ligne de Heuze Wollams Zidouri Ancien rapport de stage : - Rapport de stage de Mr Homail (ancien chef du département de télécommunication à la division Transport à Afourer) - Stratégies de la Téléconduite d’organes du Réseau Electrique MT-DD-SDE de Bejaïa - Rapport de stage réalisé par Rania KHADIM et Asnam ENNACIRI Transmission par CPL. 62 | P a g e Annexes Les Signalisation à remontées vers le PA : DP = Télésignalisation double SP = Télésignalisation simple TM, MN = Télémesure BO = Télécommande 63 | P a g e 64 | P a g e
