Surveillance de l alimentation du tronçon central de la ligne RER A de Paris

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1 Surveillance de l alimentation du tronçon central de la ligne RER A de Paris "Nous avons choisi la plate-forme CompactRIO pour sa puissance de traitement, sa fiabilité de fonctionnement et sa robustesse." - Yohann LEDIEU, Département «Systèmes de Conduite et d Essais» - Nexeya Systems ( L'objectif : Effectuer une télésurveillance des appareils électriques présents dans les quinze stations d alimentation du tronçon central de la ligne A du RER. La solution : Mettre en place une architecture distribuée de coffrets consignateurs intégrant chacun un système NI CompactRIO, associés à un logiciel développé sous LabVIEW pour la supervision du système et la récupération des données depuis plusieurs sites RATP, et à NI DIAdem pour le dépouillement et l analyse des résultats. Auteur(s) : Yohann LEDIEU - Département «Systèmes de Conduite et d Essais» - Nexeya Systems ( Pour alimenter en énergie électrique son matériel roulant ferroviaire (métro, RER et tramway), le réseau RATP est équipé le long de ses lignes de sous-stations d'alimentation. Ces sous-stations sont appelées PR, pour "Postes de Redressement", car elles permettent de transformer la tension alternative fournie par la RATP via des Postes Haute Tension ou par EDF (15 kv ou 20 kv), en tension continue (1500 Vdc sur le réseau du RER A). Le tronçon central de la ligne RER A est équipé de 15 PR disposés tous les 2 km environ et constitués de trois types d appareils de coupure : des DG (Disjoncteurs de Groupe), des DV (Disjoncteurs de Voie), et des CSEP (Contacteurs de Section Elémentaires de Protection). 15 systèmes en réseau Ethernet fibre optique Souhaitant pouvoir surveiller ces appareils par l enregistrement d informations analogiques (tension, courant ), logiques (position ouvert ou fermé ), et calculées (puissance ), la RATP a fait équiper les appareils de capteurs pour les mesures analogiques et d un câblage d accès aux informations logiques. Un réseau Ethernet fibre optique dédié aux consignateurs a été posé entre les PR, et relié au réseau général RATP par des passerelles. Nexeya Systems s est vu confier la fourniture du système de consignateurs et des logiciels de supervision et d exploitation des données. Les PR sont des locaux techniques non chauffés, soumis à la poussière et à des amplitudes de température importantes. Pour la réalisation des consignateurs, nous avons choisi la plate-forme CompactRIO pour sa puissance de traitement, sa fiabilité de fonctionnement et sa robustesse. Chaque CompactRIO est installé dans un coffret mural métallique étanche ; les modules d acquisition sont câblés sur des borniers à vis montés sur rail DIN. Le flanc inférieur du coffret est équipé de presse-étoupes pour le passage des câbles. Les modules NI 9203 sont utilisés pour les acquisitions analogiques, car ils sont directement compatibles avec les sorties 4-20 ma et +/- 20 ma des capteurs de mesures. Les modules sélectionnés pour les acquisitions numériques sont des modèles NI 9425 qui permettent de lire les états des contacts libres de potentiel qui équipent les appareils. Une modularité adaptée à la variété des besoins Le nombre d appareils à surveiller dans chaque PR étant très variable, nous avons défini deux configurations de consignateurs. Les consignateurs «Full» comportent deux modules NI 9203 et deux modules NI 9425, ils permettent de surveiller deux DG, six DV et quatre CSEP. Les consignateurs «Light» permettent, avec un seul module NI 9203 et un seul module NI 9425, de surveiller un DG, quatre DV et un CSEP. Il est possible de transformer aisément un consignateur «Light» en «Full», ou inversement, par l ajout ou le retrait de deux modules de mesure et des borniers associés. Ce changement ne nécessite pas de modification du logiciel qui reconnait automatiquement la configuration à l initialisation du consignateur. Plusieurs types d enregistrements Les consignateurs réalisent deux types d enregistrements : un enregistrement permanent à faible fréquence, et des enregistrements sur événements à fréquence d échantillonnage élevée. L enregistrement permanent consiste à enregistrer toutes les entrées de manière continue à une fréquence de 10 échantillons/s. Les mesures sont stockées dans des fichiers journaliers dits «d exploitation». L enregistrement sur événement réalise une acquisition à 5 kéch./s lorsqu une condition de déclenchement se produit. Chaque enregistrement a une durée totale de 30 secondes : 15 secondes précédant l événement et 15 secondes suivant l événement. Le consignateur génère un fichier pour chaque événement. Les événements considérés sont des ouvertures de disjoncteur, des détections de court-circuit ou des pentes de courant paramétrables. Les deux premiers types d événements sont détectés par évaluation des combinaisons d états des différents contacts de l appareil concerné. Le déclenchement sur pente de courant paramétrable consiste à calculer en continu la dérivée du courant traversant un appareil et à déclencher un enregistrement lorsque cette dérivée atteint un seuil paramétrable. Chaque consignateur peut gérer jusqu à 10 conditions de déclenchement différentes. La surveillance des événements est réalisée à la fréquence de 5 khz par le circuit FPGA du châssis CompactRIO. Il est possible également de simuler un événement de manière manuelle depuis le logiciel de supervision. Une fonction d asservissement permet, lorsqu un événement est détecté par un consignateur, de provoquer le déclenchement des 14 autres consignateurs de la ligne par l envoi d une commande sur le réseau Ethernet. Les horloges internes des consignateurs sont synchronisées grâce à un serveur de temps NTP fourni par la RATP. Les mesures sont enregistrées dans des fichiers au format TDMS afin d être directement exploitables dans DIAdem. Ces fichiers sont stockés sur une clé USB durcie connectée au port USB du contrôleur CompactRIO. La capacité de la clé permet de conserver plus d un mois de données dans la mémoire de chaque consignateur. Lorsque l occupation de la mémoire atteint 90 %, le consignateur déclenche une alarme à destination de la supervision. En cas de saturation de la mémoire, le consignateur supprime progressivement les fichiers les plus anciens. Les consignateurs entretiennent également des compteurs de manœuvres qui permettent de connaître le nombre d ouvertures et de fermetures de chaque appareil situé dans le PR. Un logiciel de supervision multiposte développé sous LabVIEW Nexeya Systems a développé sous LabVIEW un logiciel dédié spécifiquement à la supervision et à la configuration des consignateurs. L écran principal du logiciel est séparé en deux zones. La zone supérieure présente un plan des Postes de Redressement de la ligne RER A, sur lequel des informations d état des consignateurs sont affichées en surimpression. Lorsqu aucun consignateur n est sélectionné, la zone inférieure affiche une table d historique de tous les événements enregistrés par le système. Si l utilisateur clique sur un consignateur dans la zone supérieure, le bandeau inférieur affiche alors des informations détaillées et des commandes de pilotage pour le consignateur sélectionné. La table d historique des événements permet, par un simple clic droit sur un événement dans la liste, de rapatrier sur le disque du PC de supervision les fichiers de données de tous les consignateurs pour cet événement. Le logiciel possède un mode Configuration dont l accès est protégé par mot de passe. Ce mode permet d accéder aux caractéristiques détaillées de chaque consignateur, de déclarer les appareils surveillés par le consignateur, de configurer les conditions de déclenchement sur événement, et de modifier les règles d utilisation de la mémoire. Accédez à l'article d'utilisateur complet 1/8

2 Pour la partie dépouillement et analyse des fichiers de mesures, nous avons choisi de fournir le logiciel NI DIAdem qui répondait parfaitement aux besoins exprimés par la RATP sans aucun développement supplémentaire. Des ressources logicielles utiles L architecture du système a été pensée pour permettre la supervision en simultané depuis plusieurs postes situés sur différents sites géographiques appartenant à la RATP. Pour cela nous nous sommes appuyés sur les variables partagées en réseau de LabVIEW et sur l architecture multi-client offerte par la bibliothèque «Simple TCP/IP Messaging» disponible sur le site Internet de National Instruments. Ces deux outils nous ont permis de réaliser en très peu de temps une solution performante pour les communications entre les consignateurs et les logiciels de supervision et de nous concentrer sur les développements spécifiques à notre application. Novembre 2013 Informations sur l'auteur : Yohann LEDIEU Département «Systèmes de Conduite et d Essais» - Nexeya Systems ( 24, avenue de Pasleck CS La Couronne France Tél : + 33 (0) yohann.ledieu@nexeya.com (mailto:yohann.ledieu@nexeya.com) Une rame du RER A en gare de Paris La Défense 2/8

3 Coffret consignateur installé dans un Poste de Redressement Vue intérieure d'un coffret consignateur intégrant le matériel CompactRIO 3/8

4 Écran de supervision générale des consignateurs Accès à la liste des enregistrements d'un consignateur 4/8

5 Fenêtre de caractéristiques détaillées d'un consignateur 5/8

6 Fenêtre de configuration des voies d'un consignateur 6/8

7 Structure de données d'un fichier d'événement 7/8

8 Législation Cet article a été rédigé par un utilisateur de National Instruments ("NI"). IL EST FOURNI "EN L'ÉTAT" SANS AUCUNE GARANTIE ET EST SOUMIS À CERTAINES RESTRICTIONS COMME PLUS SPÉCIFIQUEMENT DÉTERMINÉES DANS LES CONDITIONS D'UTILISATION DE NI.COM ( ( 8/8