LE CONTRÔLE-COMMANDE DES POSTES

Transcription

1 Jérôme Hostein Training and Maintenance Manager SAS Montpellier Expert DCS

2 Du conventionnel au contrôlecommande numérique Journée d études SEE Lille

3 Présentation Le contrôle-commande conventionnel Relais de protection électromécanique ou analogique statique non communicants Séparation des protections et du contrôle-commande de poste OU Journée d études SEE Lille

4 Présentation Inconvénients - Câblage important (Relais - Organes de coupures) - Pas de communication avec les relais de protections - Importance du personnel Maintenance périodique Surveillance du poste Détection d erreur, analyse de défaut - Synoptique peu convivial - Encombrement des équipements (14U) - Nombre de relais de protection Avantage + Coût faible Journée d études SEE Lille

5 Présentation Le Contrôle-Commande Numérique Protections numériques - Multifonctions Protection (courant, tension, thermique ) Perturbographie - Autocontrôles cycliques - Communication (différents protocoles) MODBUS Courrier VDEW IEC Consignateur d état -> Calculateur - Numérisation des données électriques Les équipements numériques permettent d avoir une approche Système. Journée d études SEE Lille

6 Présentation Le système de contrôle commande numérique (SCCN) - des logiciels - du matériel communicant Relais de protection Interface Opérateur Calculateurs Ordinateurs Bus de communication Configuration Utilisant la technologie numérique - Puissance de traitement (microprocesseur) - Capacité mémoire (vive et sauvegardée) - Réseaux de communication - Équipements multifonctions - Autotest cyclique Le SCCN permet d accéder à distance aux événements, aux commandes et aux paramètres et permet d assurer des fonctions supplémentaires au niveau de tout le POSTE. Outils de maintenance Journée d études SEE Lille

7 Présentation Avantages du CCN numérique + Personnalisation de l interface de supervision en fonction des besoins de l utilisateur + Augmentation des capacités de traitement et de stockage de l'information (événements, perturbographie, réglages, ) + Présentation sélective des informations permettant une prise de décision rapide + Les équipements assurent plusieurs fonctions et sont autonomes + Communication sous différents protocoles IEC, interopérabilité + Amélioration de la disponibilité de l installation + Intégration de séquences automatisées + Réduction du matériel dans la salle de contrôle et des coûts de câblage Inconvénients + Réduction du personnel d exploitation et d intervention - Investissement plus lourd - Formation du personnel - Dépendance du client vis a vis de son fournisseur Journée d études SEE Lille

8 Besoin POUR QUELLES APPLICATIONS? depuis la THT HT MT jusqu à la BT APPLICATIONS Transport & Distribution Usines et bâtiments Industries Trains / Métro Journée d études SEE Lille

9 Solutions Années 80 SCADA Années 90 SCADA Aujourd hu i RTU Supervision Contrôle simple DCS Ethernet/Protocole propriétaire ou type 103, MODBUS Supervision Protection Automatismes lents DCS Ethernet/Protocole standardisé IEC Supervision / Protection Automatismes rapides Ingénierie standardisée Journée d études SEE Lille

10 Les fonctions de base d un système de contrôle-commande numérique Journée d études SEE Lille

11 Fonctions de base MISSIONS PRINCIPALES Acquisition et traitement informatisé des données du procédé Datation à la source - Permettre une datation précise et commune à tout le système - Synchronisation de chaque équipement avec une précision de 1ms Emettre les informations de sortie pour les fonctions : - d exploitation (conduite locale, téléconduite, maintenance, analyse d incident électrotechnique, accès distant) - de protections et automates. Les informations à traiter peuvent être de type : - logiques (entrées "Tout ou Rien"), - analogiques à boucle de courant (télémesures) - numériques (données reçues par la communication) - grandeurs analogiques tension et courant Journée d études SEE Lille

12 Fonctions de base PROTEGER Protéger le réseau électrique le plus intelligemment possible en agissant sur le disjoncteur associé - Coupure minimum - Enregistrement des défauts - Reprise de service - Délestage/ Relestage C est le rôle des relais de protections Disjoncteur X Journée d études SEE Lille

13 Fonctions de base CONTROLER Agir sur les organes de coupures ou les prises transformateurs à l aide de commandes - locales (depuis le calculateur) - depuis le Poste Opérateur - depuis la Supervision distante Commandes Sécurisées - habilitation du point de conduite, mot de passe, autocontrôles, interverrouillages,... Permettre d agir sur le procédé (via les calculateurs et/ou les IED) tout en respectant les «sécurités» client Journée d études SEE Lille

14 Fonctions de base SUPERVISER Supervision du procédé électrique - Visualiser l état des organes de coupures - Affichage des mesures temps réel Représenter le procédé électrique conformément aux besoins du client Supervision Système - Vue dédiée à l état de fonctionnement des éléments du système Permettre le diagnostic rapide d une défaillance d un équipement du système par un jeux de couleur intuitif Journée d études SEE Lille

15 Les nouvelles fonctionnalités du système de contrôle-commande numérique Journée d études SEE Lille

16 Autres fonctions ARCHITECTURES RESEAUX Redondance du calculateur de tranche Conserver une supervision totale de la tranche même en cas de défaillance d un calculateur Redondance de Poste Opérateur Stockage des données Conserver une supervision totale du système même en cas de défaillance d un poste opérateur et sécuriser les données archivées Journée d études SEE Lille

17 Autres fonctions Différentes architectures basées sur le protocole IEC61850 Étoile Interface Opérateur Anneau Interface Opérateur Double étoile Interface Opérateur Switch Switch A Switch B calculateur Architecture simple : en cas de défaut sur le Switch Ethernet on perd la communication avec tous les calculateurs La solution la plus répandue : protégé contre une rupture de communication bon rapport qualité prix (économie du Switch Ethernet) Architecture la plus sûre car elle tolère davantage de défaillance (excepté la perte simultanée des 2 Switch) Journée d études SEE Lille

18 Autres fonctions FONCTIONS INTEGREES Fonction Vérification de Synchronisme - Permettre le couplage sécurisé de 2 réseaux en vérifiant que les conditions de synchronismes sont compatibles Fonctions Ré-enclenchement - Permettre d effectuer un ré-enclenchement automatique après un défaut en définissant les paramètres adaptés Fonction Régulation de tension - Permettre de réguler la tension pour compenser les fluctuations de charge du réseau Même si le calculateur peut remplacer certaines fonctions des «relais», il reste préférable de séparer la partie protection de la partie contrôle pour garantir la protection du réseau en cas de défaillance calculateur. Journée d études SEE Lille

19 Autres fonctions AUTOMATISMES Utilisation de la logique séquentiel (PLC) de type GRAFCET suivant la norme IEC pour : - Séquences de commandes particulières - Transfert de jeux de barres Utiliser des automatismes séquentiels pour effectuer des actions sécurisées n impliquant l opérateur que lors du démarrage/arrêt de la séquence Utilisation de la logique booléenne (PSL) via les portes logiques classiques (dont les bascules RS) pour : - les équations d inter verrouillage - les automatismes répartis (RABBIT, Restauration automatique du réseau) - l automatisme de poste «classique» Utiliser des automatismes répartis très rapides et sécuriser le passage de commande Journée d études SEE Lille

20 Intégration du système de contrôlecommande numérique dans un Poste Journée d études SEE Lille

21 Intégration Poste neuf (intégrer dès la phase étude du Projet) Remplacement d un système obsolète (ingénierie et tests réduits) Rénovation d un poste en filerie conventionnelle - solution adaptée à toutes les topologies de postes - s intègre facilement aux paliers techniques existants - migration progressive en conservant les données du conventionnel sur le synoptique et la partie migrée sur le Poste Opérateur ; donne la possibilité de rénover tout ou partie de l installation - Temps de coupure réduit - Intégration de nouvelles protections, de nouveaux protocoles La rénovation va se faire pas-à-pas sans stopper l ensemble du poste Journée d études SEE Lille

22 Conclusion Journée d études SEE Lille

23 Conclusion Avantage pour le client - Priorité donnée à la disponibilité de l installation - Réduction des pannes et meilleur niveau de fiabilité - Plus de fonctionnalités - Maintenance simplifiée par les autocontrôles permanents - Bénéfice d une nouvelle technologie - Système flexible qui permet d intégrer plus facilement les évolutions - Remplacement des équipements devenus difficiles à maintenir et réduction des coûts d entretien La migration vers ces nouvelles technologies améliore la disponibilité de vos équipements, stabilise votre installation et vous permet d être prêt pour les extensions futures. Journée d études SEE Lille

24 Exemples d applications Délestage fréquencemétrique Restauration Automatique du Réseau Reconfiguration Automatique de Boucles Journée d études SEE Lille

25 Délestage Délestage dynamique 90kV 30kV Fréquence P139 RS485 Câblé Départ1 Départ2 Départ3 Départ4 P923 IHM RJ45 Calculateur Journée d études SEE Lille

26 Délestage Délestage Fréquencemétrique - Principe Etape 1 : - Au niveau de l IHM, l opérateur rempli la matrice de délestage définissant pour quelle valeur de fréquence, chaque départ doit être délesté - La matrice de délestage n est pas figée => dynamique - La matrice de délestage est envoyé à chaque modification au calculateur (via le réseau Ethernet) - Le calculateur transmet à chaque P139, les informations de la «colonne associée» Etape 2 : Départ1 Départ2 Départ3 Départ4 f1 f2 f3 f4 NO X X X X - La P923, dont les 4 seuils de fréquence sont câblés sur chaque P139, ferme ses contacts de sortie dès lors que le seuil de fréquence est atteint (f1, f2, f3 & f4) Journée d études SEE Lille

27 Délestage Etape 3 : - Dès que la P139 détecte que la valeur de fréquence reçue de la P923 devient identique à la valeur définie dans la matrice, le relais ouvre le disjoncteur associé pour délester le départ 30kV Départ 4 : si F = f2 ; décl. P139 U Départ1 Départ2 Départ3 Départ4 f1 f2 f3 f4 NO X X X X Départ 1 Départ 2 Départ 3 Départ 4 Matrice RJ45 f2 Matrice f P923 Journée d études SEE Lille

28 APR Restauration automatique du réseau - IHM utilisateur : (APR : Automatic Power Restoration) Journée d études SEE Lille

29 APR Restauration automatique du réseau - Modélisation 33kV 33kV 11kV 11kV 3,3kV 415V Journée d études SEE Lille

30 APR Restauration automatique du réseau Principe 11kV 33kV 11kV Si les 2 DJ sont ouverts, mémorisation de l état de tous les DJ de la sous station Etape 1 : - Dès que le SCCN détecte l ouverture des 2 DJs 33kV, chaque calculateur mémorise l états des DJs, qui lui sont associés, 2s avant la détection de ce «black-out». Journée d études SEE Lille

31 APR Restauration automatique du réseau Principe Etape 2 : - Le SCCN envoi une séquence d ordres d ouverture pour tous les DJ (un par un via chaque calculateur). - Si l ouverture d un DJ échoue, une alarme est immédiatement affichée sur l IHM mais la séquence continue Etape 3 : - Après la résolution du problème, un des deux DJ 33kV (au moins) est fermé par l exploitant - En appuyant sur le bouton au niveau de l IHM, l exploitant active la séquence de «restauration automatique de la puissance» Journée d études SEE Lille

32 APR Restauration automatique du réseau Principe Etape4 : - Le SCCN envoi automatiquement des ordres de fermeture aux DJ dont l état, avant détection du black-out, était fermé. - A la fin de la séquence, la situation avant black-out est restitué. Ordres de fermeture Démarrage de l APR Journée d études SEE Lille

33 RABBIT RABBIT : - Reconfiguration - Automatique et - Basculement des - Boucles - Industrielles - Tertiaires Reconfiguration automatique de boucle But : - Reconfigurer rapidement pour limiter les temps de coupures de l installation <500ms. - Solution économique pour pallier aux problèmes de sélectivité Ex : Icc n est pas suffisant pour faire fondre les fusibles Journée d études SEE Lille

34 RABBIT Reconfiguration automatique de boucle Schéma POSTE DE LIVRAISON DEPART 1 DEPART 2 POSTE A POSTE B M M M M M M M M POSTE C POSTE D Journée d études SEE Lille

35 RABBIT RABBIT Comment ça marche? Conditions initiales : - Le poste de livraison alimente les départs 1 & 2 Le départ 1 alimente les postes A & B Le départ 2 alimente les postes C & D - La boucle dispose d un point normal d ouverture Etape 1 : - Un défaut apparaît entre les postes A et B - Les relais concernés par le défaut mesurent une augmentation du courant et la transmettent au calculateur de tranche => le SCCN connaît la «zone de défaut» - La protection du départ 1 déclenche => le défaut n est plus alimenté Journée d études SEE Lille

36 DECLENCHEMENT du DJ LE CONTRÔLE-COMMANDE DES POSTES RABBIT RABBIT Comment ça marche? POSTE DE LIVRAISON DEPART 1 DEPART 2 LE DEFAUT EST VU PAR POSTE A POSTE B M M M M DEFAUT M M M M POSTE C POSTE D POINT NORMAL D OUVERTURE DE LA BOUCLE Journée d études SEE Lille

37 RABBIT RABBIT Comment ça marche? Etape 2 : - Isolement de «la zone de défaut» par l ouverture automatique des sectionneurs motorisés depuis le calculateur de tranche (création d un second point d ouverture de la boucle) - Délestage éventuel des transformateurs poste A et B - Fermeture automatique du point normal d ouverture pour alimenter le poste B depuis le départ 2 Etape 3 : - Fermeture automatique du disjoncteur du départ 1 par le calculateur de tranche associé - Relestage éventuel des transformateurs poste A et B - Tous les postes sont à nouveau alimentés Journée d études SEE Lille

38 RABBIT RABBIT Comment ça marche? POSTE DE LIVRAISON DEPART 1 DEPART 2 POSTE A ISOLEMENT DU DEFAUT PAR OUVERTURE: ZONE D OUVERTURE DE LA BOUCLE POSTE B M M M M M M M M POSTE C POSTE D Délestage éventuel des transformateurs FERMETURE AUTOMATIQUE DE CE POINT POUR ALIMENTER LE POSTE B Journée d études SEE Lille

39 RABBIT RABBIT Comment ça marche? POSTE DE LIVRAISON REFERMETURE DU DEPART DEPART 1 DEPART 2 POSTE A ZONE D OUVERTURE DE LA BOUCLE POSTE B M M M M M M M M POSTE C POSTE D Rélestage des transformateurs Journée d études SEE Lille