Smart Grids : la modernisation des réseaux électriques. Maxime RENAUD Ingénieur Marketing National Instruments France. france.ni.

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2 Smart Grids : la modernisation des réseaux électriques Maxime RENAUD Ingénieur Marketing National Instruments France

3 Surveillance des transformateurs Centaines de modules Consignateur d'alarme Contrôle/commande des disjoncteurs à réenclenchement Plusieurs protocoles Plusieurs bus de communication Contrôle/commande des sectionneurs Synchrophaseurs Capacités non évolutives Centaines de fabricants Contrôle/commande des condensateurs Outils de visualisation des données faibles Automation des postes électriques Gestion de demandes Comptage Analyseur de qualité de puissance

4 Exigences de l instrumentation «Smart Grid» Intelligence distribuée et déportée Favorise les temps de réponse réseau et l'utilisation de la bande passante optimaux Permet des quantités sans précédent de données et des opérations de contrôle du réseau d'être parfaitement géré par le système Améliore la fiabilité grâce à une coordination décentralisée plutôt que par l'imposition d'un contrôle hiérarchique. Protocoles de communication flexibles Facilite l'interopérabilité des instruments Architecture à l abri du vieillissement Plate-forme temps réel qui permet l'acquisition de données en mouvement rapide, tels que les phénomènes transitoires et des perturbations de ligne CAN à haute fiabilité avec 24-bits et les capacités de filtrage pour mesurer la qualité Formats communs de fichiers de données (basé sur les normes) E/S évolutif avec mise à niveau à distance Sécurité NERC/CIP, SSL

5 Les applications Contrôle/ commande Le contrôle/commande des systèmes intelligents : de la conception au déploiement Test Validation, test et simulation des composantes du réseau électrique intelligent Surveillance La surveillance du réseau électrique

6 Le rôle de NI dans l électronique de puissance Disjoncteur Onduleurs et inverseurs Entraînement par moteur Énergies renouvelables Stockage d énergie Contrôle/commande pour l électronique de puissance Véhicules électriques Matrices de distribution Simulation et validation avec matériel incorporé (test HIL) Test pour Test fonctionnel l électronique de puissance Caractérisation de performances Surveillance de puissance Synchrophaseurs (PMU) Compteurs électriques intelligents Analyseur de puissance Fault Prediction

7 L ère de l électricité numérique Batteries, Réseau de photopiles RÉSEAU Transformateur AC DC Redresseur/ convertisseur/ DC DC DC Systèmes de gestion Onduleur/ contrôleurs AC Système de puissance Système de contrôle/ commande Onduleur/convertisseur/contrôleur Moteur/générateur/charge Onduleurs photovoltaïques (unidirectionnel DC>AC) Onduleurs éoliens (unidirectionnel AC>DC>AC) Systèmes de stockage d énergie à grande échelle (bidirectionnel AC-DC-AC) Véhicules électriques et hybrides (bidirectionnel DC-AC) Alimentations industrielles moyenne tension (unidirectionnel DC>DC) Entraînements à moteur et pompes de tension (unidirectionnel ou bidirectionnel AC-DC-AC)

8 L ère de l électricité numérique Controller Unit Cost ($) 100 CPU Lowpower ASIC MCU FPGA DSP Power Level for SMPS (W)

9 La courbe de déploiement Test Processeur FPGA E/S E/S E/S personnalisées PXI / FlexRIO PC RIO / Série R CompactRIO multicœur CompactRIO Déploiement Single-Board RIO

10 Vision NI pour l électronique de puissance Conception Test en usine Prototypage Simulation HIL Déploiement

11 Vision NI pour l électronique de puissance Co-simulation graphique (Multisim, LabVIEW FPGA) Conception Test en usine Prototypage Simulation HIL Déploiement

12 Vision NI pour l électronique de puissance Co-simulation graphique (Multisim, LabVIEW FPGA) Conception Test en usine Prototypage rapide (Multicore CompactRIO, SIT) Prototypage Simulation HIL Déploiement

13 Vision NI pour l électronique de puissance Co-simulation graphique (Multisim, LabVIEW FPGA) Conception Test en usine Prototypage rapide (Multicore CompactRIO, SIT) Prototypage Simulation HIL Déploiement Déploiement commercialisé (General Purpose Inverter Controller)

14 Vision NI pour l électronique de puissance Co-simulation graphique (Multisim, LabVIEW FPGA) Conception Test en usine Prototypage rapide (CompactRIO multicœur, SIT) Prototypage Simulation HIL Déploiement Simulation temps réel avec matériel incorporé (JMAG, KGC, SET, FlexRIO, NI VeriStand) Déploiement commercialisé (General Purpose Inverter Controller)

15 Vision NI pour l électronique de puissance Co-simulation graphique (Multisim, LabVIEW FPGA) Conception Test en usine Prototypage rapide (CompactRIO multicœur, SIT) Prototypage Simulation HIL Déploiement Simulation temps réel avec matériel incorporé (JMAG, KGC, SET, FlexRIO, NI VeriStand) Déploiement commercialisé (General Purpose Inverter Controller)

16 Vision NI pour l électronique de puissance Co-simulation graphique (Multisim, LabVIEW FPGA) Conception Test en usine Test lors de la fabrication (Bloomy Energy, PXI) Prototypage rapide (CompactRIO multicœur, SIT) Prototypage Simulation HIL Déploiement Simulation temps réel avec matériel incorporé (JMAG, KGC, SET, FlexRIO, VeriStand) Déploiement commercialisé (General Purpose Inverter Controller)

17 Produits NI

18 Suite NI LabVIEW Electrical Power Mesures de qualité de puissance conforrmes aux normes IEC/IEEE/EN pour NI CompactRIO Qualité de puissance IEC (harmoniques) IEC (papillotement) IEC (classe A) EN (agrégation de données) Synchrophaseurs IEEE C Format de fichiers COMTRADE IEEE C

19 NI LabVIEW Electrical Power Suite Mesures de qualité de puissance conforrmes aux normes IEC/IEEE/EN pour NI CompactRIO Qualité de puissance IEC (harmoniques) IEC (papillotement) IEC (classe A) EN (agrégation de données) Synchrophaseurs IEEE C Format de fichiers COMTRADE IEEE C

20 NI SmartGrid Analyzer Plate-forme hautes performances crio-9025, crio-9118, NI 9225, NI 9227 Acquisition de données jusqu'à 833 éch./cycle CAN à haute fiabilité avec résolution de 24 bits et capacités de filtrage Évolutif E/S modifiables Mise à niveau du micrologiciel à distance Plusieurs ports et protocoles de communications Capacités avancées pour l analyse embarquée et le stockage Processeur temps réel hautes performances FPGA programmable, reconfigurable Stockage 4 Gbits

21 NI Single-Board RIO General Purpose Inverter Controller (GPIC) CONTROL SYSTEM DC+ V A (AC) DC POWER BUS V B (AC) M/G M/G DC- V C (AC) Energy Source Power Inverter Output Filter Stage 3-Phase AC System

22 Exemples d application

23 Schneider Electric développe un moyen de prototypage rapide de loi de commande L'objectif : Tester in situ des modèles de simulation ou des algorithmes de commandes en implémentant l exécution sur une cible temps réel interfacée avec un prototype. La solution : Développer une application qui exploite les technologies temps réel et FPGA de LabVIEW et du matériel CompactRIO, pour valider les simulations sans avoir besoin de développer des cartes électroniques spécifiques. "La maquette du projet a été réalisée en seulement quelques semaines." - Valérie Hellequin, Arcale

24 NI LabVIEW orchestre, avec la technologie FPGA, un banc de caractérisation d actionneurs pour Schneider Electric L objectif : Développer un banc de test pour mesurer les performances d actionneurs. La solution : Mettre en place un banc de caractérisation de sousensembles électromécaniques pour actionneurs avec NI LabVIEW et du matériel CompactRIO. "Une attention particulière a été portée à l architecture logicielle pour garantir l évolution de l application."

25 Le CompactRIO aux commandes de la station d essais des disjoncteurs Hager L objectif : Augmenter de 30 % la productivité de la station de coupure tout en offrant aux utilisateurs des moyens accrus pour l analyse des résultats. La solution : Développer, avec LabVIEW, un logiciel d acquisition et d exploitation des essais et intégrer un module FPGA pour scruter en temps réel la tension réseau et déclencher l ordre de tir. "Nous avons pu atteindre notre objectif de 30 % de productivité en plus. " - Franck VILLET, Hager Electro SAS

26 Prototype synchrophaseur basé sur le NI CompactRIO

27 Le NI SmartGrid Analyzer apporte des capacités avances au produit SDR Analyse et capacités de matrices Évolutif

28 Quelques liens Communauté avec infos détaillées sur les applications et les solutions: Article : Systèmes de contrôle des smart grids : la révolution est en marche Série de webcasts (en anglais): Smart Grid Webcast Series Produits NI CompactRIO

29 Questions?

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