CALCUL DE RESEAU ET GESTION DE LA QUALITE DEPUIS UN

CALCUL DE RESEAU ET GESTION DE LA QUALITE DEPUIS UN SYSTEME DE TELECONDUITE DES
RESEAUX
F. Grosmangin
Usine d'Electricité de Metz
FRANCE
RESUME
L'Usine d'Electricité de Metz (UEM) vient de mettre
en place un nouveau système de supervision, lui
permettant de téléconduire l'ensemble de ses réseaux,
du 225 kV à la basse tension.
Une des particularités de ce système, mais aussi et
surtout l'une de ses forces, est l'intégration, dans un
même environnement graphique et fonctionnel, et
autour d'une base de données unique et cohérente, de
l'ensemble des fonctions nécessaires aux exploitants
des réseaux électriques, de la très haute à la basse
tension, du temps réel au temps différé, de
l'exploitation à distance à la gestion de terrain. Son
extrême convivialité en fait un outil puissant et
aisément maîtrisable par les opérateurs.
L'objet de cet exposé est plus particulièrement la
présentation du mode étude de ce système. Ce terme
désigne en fait un environnement de travail où l'on
retrouve toutes les fonctions de conduite du superviseur
temps réel (choix des images, navigation, sélection des
objets, accès aux informations de la base de données,
coloration dynamique du réseau …). S'y ajoutent les
fonctions spécifiques à la simulation, c'est-à-dire :
calcul de réseau (loadflow et puissance de court-
circuit), gestion de la qualité, gestion de la
maintenance, formation et entraînement des
dispatchers.
Parmi les fonctions citées, le calcul de réseau et la
gestion de la qualité sont les plus remarquables. Ce
qu'il faut retenir :
De façon générale
-Le mode étude opère sur une version non temps
réelle de la base de données, de sorte que toute
manipulation effectuée dans ce mode est sans effet
sur le temps réel.
- Il fait appel aux empreintes de réseau, c'est-à-dire à
des photos, prises à un instant t, de l'état temps réel
de ce dernier. La prise d'empreinte peut-être
automatique (sur événement et /ou cyclique) et/ ou
manuelle.
Quant au calcul de réseau
La fonction calcul de réseau opère sur tous les niveaux
de tension (du transport à la distribution) et quelle que
soit la structure du réseau, radiale ou maillée
Avant d'effectuer tout calcul, l'opérateur doit procéder à
deux choix :
- celui du niveau de représentation, c'est-à-dire de la
portion de réseau (qui peut être le réseau entier) sur
laquelle on souhaite travailler
- celui de la modélisation des charges à retenir, pour
le niveau de représentation choisi.
Les résultats sont restitués à la fois dans des rapports et
graphiquement (accès aux valeurs et coloration
particulière des éléments de réseau, suivant les
contraintes constatées).
Quant à la gestion de la qualité
La gestion de la qualité est composée de deux modules
:
- la qualité vue du client, qui consiste en une
comptabilisation des coupures au niveau de chaque
nœud, du 225 kV au départ basse tension, et à terme
client par client.
- la qualité vue du réseau, avec une saisie a posteriori
des incidents à l'origine des coupures, de leur cause,
des sièges des pannes ainsi que des éventuels
facteurs aggravants.
Ces deux modules permettent donc à l'exploitant :
- de suivre aisément et exactement les critères qualité
(standards et spécifiques)
- de mettre en évidence, portion de réseau par portion
de réseau, ouvrage par ouvrage, les points faibles
du réseau, pour un retour d'expérience vers les
entités chargées de la planification (renouvellement
/ investissement / maintenance sélective).

CALCUL DE RESEAU ET GESTION DE LA QUALITE DEPUIS UN SYSTEME DE TELECONDUITE DES
RESEAUX
F. Grosmangin
Usine d'Electricité de Metz
FRANCE
1. INTRODUCTION
L'UEM vient de mettre en place un nouveau système de
supervision, lui permettant de téléconduire l'ensemble
de ses réseaux, du 225 kV à la basse tension.
Une des particularités de ce système réside dans le fait
que l'ensemble des fonctions utiles au distributeur
d'électricité, telle que la gestion de la maintenance, la
gestion de la qualité de fourniture, la planification,
l'entraînement des dispatchers s'appuie sur le système
de téléconduite, dans un modèle de données unique et
cohérent. L'interface homme machine y est unique
également, d'où une convivialité exceptionnelle mais
aussi l'assurance d'une bonne maîtrise de l'outil.
Dans cet exposé nous présenterons principalement le
mode étude, qui regroupe les fonctions précédemment
citées et plus particulièrement la gestion de la qualité et
le calcul de réseau.
2. PRÉSENTATION GÉNÉRALE DU MODE
ÉTUDE
Le mode étude est un environnement de travail où l'on
retrouve toutes les fonctions de conduite du superviseur
temps réel (choix des images, navigation, sélection des
objets, accès aux informations de la base de données,
coloration dynamique du réseau …). S'y ajoutent les
fonctions spécifiques à la simulation, c'est-à-dire :
calcul de réseau (loadflow et puissance de court-
circuit), gestion de la qualité, gestion de la maintenance
et entraînement des dispatchers. Il faut noter que le
mode étude opère sur une version non temps réelle de
la base de données, de sorte que toute manipulation
effectuée dans ce mode est sans effet sur le temps réel.
Le mode étude fait appel aux empreintes de réseau,
c'est-à-dire à des photos, prises à un instant t, de l'état
temps réel de ce dernier. Le système Lynx autorise la
prise de différents types d'empreintes :
- les empreintes manuelles, effectuées à la demande
par l'opérateur
- les empreintes automatiques, réalisées par le
système sur apparition de certains événements clé
(par exemple, sur déclenchement permanent d'un
disjoncteur ou sur dépassement de la puissance
maximum atteinte par le réseau), le critère de
génération automatique étant paramétrable
- les empreintes programmées ou cycliques.
En mode étude, l'opérateur fait appel à l'empreinte de
son choix dans le système d'archivage, avant de réaliser
ses travaux.
2.1.Calcul de réseau
La fonction calcul de réseau opère sur tous les niveaux
de tension (du transport à la distribution) et quelle que
soit la structure du réseau, radiale ou maillée. Les
différentes étapes permettant de réaliser un calcul sont
les suivantes :
2.1.1. CHOIX DU NIVEAU DE REPRÉSENTATION
Cette option permet de déterminer les contours
topologiques du réseau à l'intérieur duquel doit être
faite la simulation.
L'opérateur pourra choisir par exemple de lancer un
loadflow sur le réseau 63 kV ou bien sur une portion de
réseau moyenne tension en intégrant les niveaux de
tension amont. Le choix des portions de réseau sur
lesquelles le calcul doit être lancé est réalisé
graphiquement.
Cette faculté offerte de choisir le niveau de
représentation est particulièrement intéressante pour
deux raisons :
- sur un réseau moyenne tension très étendu, le fait de
pouvoir sélectionner une portion de ce réseau
permet de garantir une exécution des calculs rapide
et optimale (le calcul matriciel des impédances
équivalentes pouvant être gourmand en temps de
calcul)
- les résultats sont plus accessibles puisque seuls les
chiffres relatifs aux éléments de réseau sélectionnés
sont restitués.
2.1.2. MODÉLISATION DES CHARGES
La modélisation des charges tient compte de deux
éléments :
- du niveau de représentation du réseau, qui définit à
quel niveau du réseau les charges équivalentes
doivent être modélisées (i.e. sur les barres 63 kV,
sur les barres moyenne tension, au niveau des
postes de distribution …)

-des règles d'évaluation des charges qui dépendent
des paramètres de gestion dont dispose le
distributeur.
Pour un niveau de représentation donné, l'opérateur
peut choisir entre plusieurs algorithmes de modélisation
des charges.
Il faut noter par ailleurs que les charges sont
modélisées automatiquement, puis éventuellement
modifiées manuellement.
MODÉLISATION AUTOMATIQUE DES CHARGES :
Les charges sont calculées à partir de deux sources de
données : les télémesures associées à l'empreinte de
réseau (indication temps réel piégée par le système au
moment de la prise d'empreinte du réseau) et les
caractéristiques dimensionnantes des ouvrages telles
que, par exemple, la puissance de transformation dans
les postes de distribution. Un des principes de
modélisation est présenté dans le schéma ci-dessous :
Départ X
Lors du calcul, le système effectue la recherche de
l'ensemble des postes connectés au départ X (gestion de
la topologie) puis corrige la puissance de chaque poste
en fonction de l'intensité totale appelée sur le départ
concerné, selon la formule suivante :
∑
×
=nPi
PiI
iI
1
’
avec :
I intensité transitant dans le départ X et acquise en
temps réel par le système central
Pipuissance du transformateur installé dans le poste
de distribution
I'iintensité corrigée appelée par le poste
La réalité est en fait plus complexe. En effet, le départ
peut ne pas contenir que des postes de distribution
publique mais aussi des postes clients (clients
industriels) ayant un comportement spécifique, c'est-à-
dire différent du comportement des postes de
distribution. Pour prendre en compte ces postes
particuliers, l'UEM a mis en place des algorithmes de
modélisation qui tiennent compte de leurs spécificités.
De manière plus générale, on touche ici à la partie
propre à chaque distributeur dans la mesure où la
modélisation dépend des paramètres disponibles chez
ce dernier. Il faut retenir que le mode étude a été conçu
de façon modulaire, de manière à pouvoir être utilisé
par un distributeur disposant de paramètres de gestion
autres de ceux de l'UEM. Le constructeur, dans ce cas,
a simplement à adapter le module de modélisation.
GESTION MANUELLE DES CHARGES
En plus de cette gestion automatique, l'opérateur a la
possibilité de fixer manuellement les charges, tant
actives que réactives, soit individuellement, soit de
façon globale.
GESTION DES PRODUCTIONS
Les productions peuvent être fixées de la même
manière que les charges, automatiquement ou
manuellement, en actif et en réactif. Le mode de
régulation (PQ ou PV) peut également être choisi.
2.1.3. CALCUL
L'outil permet d'effectuer à la fois des calculs de transit
et des calculs de puissance de court-circuit. Dans le
cadre d'un calcul de puissance de court-circuit,
plusieurs options sont possibles :

-choix du type de court-circuit (mono, bi, tri) …
- choix de l'emplacement du défaut
- prise en compte ou non des charges
- impédance de défaut
- avec liste des contributions spécifiques
2.1.4. RÉSULTATS
Les résultats sont accessibles à la fois dans des tableaux
récapitulatifs contenant toutes les valeurs relatives à la
zone sélectionnée et graphiquement. A titre d'exemple,
une surcharge sur une portion de réseau apparaît
graphiquement à l'écran dans une couleur spécifique et
paramétrable. Il est aussi possible de distinguer
plusieurs stades de surcharge et de leur associer, bien
sûr, une couleur différente. Le dépassement d'une
puissance de court-circuit en un nœud donné par
rapport à un seuil paramétrable peut également être
visualisé graphiquement. Cette surveillance est réalisée
pour tous les éléments du réseau, qu'il s'agisse d'un
câble, d'une barre, d'un disjoncteur … Les valeurs
calculées sont également accessibles graphiquement,
sur les objets concernés.
2.2. Gestion de la qualité
2.2.1. PRÉSENTATION GÉNÉRALE
COMPTABILISATION DES COUPURES
Le logiciel de gestion de la qualité permet la
comptabilisation des coupures en tout nœud du réseau
et jusqu'au départ basse tension des postes HTA/BT
(limite de représentation actuelle du réseau). A terme,
lorsque le réseau basse tension sera représenté (par
importation des données du SIG) la comptabilisation
des coupures pourra se faire jusqu'au client final,
individuellement.
Les coupures peuvent être comptabilisées de 2
manières :
- comptabilisation en durée et en nombre, avec un
lien avec l'incident qui est à l'origine du défaut
- comptabilisation suivant les règles du contrat
Emeraude, avec gestion et surveillance des seuils
contractuels à ne pas dépasser (en particulier, suivi
des coupures longues et coupures brèves).
SUIVI ET GESTION DES INCIDENTS
Parallèlement à la gestion de cette qualité vue du client,
un suivi des incidents à l'origine des coupures est
réalisé. Ainsi, pour chaque défaut, une fiche d'incident
est ouverte. Elle permet la saisie d'informations
complémentaires, entre autres, sur les causes et le siège
du défaut, ainsi que sur les éventuels facteurs
aggravants comme les conditions météorologiques au
moment de l'incident. Cela permet de disposer d'une
typologie des incidents ainsi que de statistiques riches
d'enseignement dans le cadre de l'exploitation des
réseaux.
Ces deux modules confondus fournissent donc une
double vision de la qualité :
- la qualité vue du client (respect de règles
contractuelles, respect de la qualité standard …)
- la qualité vue du réseau, avec une mise en évidence,
portion de réseau par portion de réseau, ouvrage par
ouvrage, des points faibles du réseau, pour un
retour d'expérience vers les entités chargées de la
planification (renouvellement /investissement /
maintenance sélective)
2.2.2. PRINCIPES DE GESTION
Pour chaque incident, un opérateur rejoue, en mode
étude, la chronologie des manœuvres effectuées (celle-
ci incluant la chronologie des automatismes de réseau),
de la manière suivante :
A partir d'une empreinte de réseau, correspondant en
principe à une empreinte mémorisée automatiquement
par le système suite à un déclenchement, l'opérateur
saisit, avec horodatation (hh, mn, ss, ms) tout
changement de position des organes de manœuvre.
Lorsque la chronologie est rejouée, un algorithme de
calcul scrute la topologie du réseau et affecte, en
chaque nœud jusqu'au départ BT, les coupures en
temps et en nombre. Un second algorithme de calcul
interprète dans la foulée ces coupures au sens du
contrat Émeraude. Pour les clients Émeraude, il est
ainsi possible de visualiser l'historique des coupures et
des incidents en se positionnant simplement sur le poste
de transformation alimentant le client. Le même
principe est utilisé pour un départ BT. Lorsque la
chronologie est entrée dans le système, elle peut être
rejouée en pas à pas par le système, associée à une
visualisation graphique (coloration dynamique du
réseau) permettant de visualiser l'incidence de chaque
manœuvre.
Remarque : UEM a fait le choix de rejouer la
chronologie des incidents car il paraît très difficile
d'automatiser cette gestion, pour plusieurs raisons :
- un incident ne correspond pas forcément à une seule
coupure. La génération d'une fiche d'incident ne
peut donc pas être associée automatiquement à
l'apparition d'une coupure
- lors d'une panne, l'agent intervenant sur le terrain ne
prévient pas en temps réel et au fur et à mesure le
dispatcher des manœuvres qu'il effectue sur le
terrain. Il y aurait donc tout de même une saisie
complémentaire à réaliser a posteriori.