Colloque CFBR : «Vantellerie, contrôle-commande, télécom et alimentations électriques pour des barrages plus sûrs» Chambéry, 2-3 décembre 2015 RENOUVELLEMENT DES SYSTEMES DE CONDUITE ET DE CONTROLE COMMANDE DES AMENAGEMENTS DU HAUT-RHONE Renewal of the driving and order control systems in the Rhone s upper area Anne AUDIBERT Compagnie Nationale du Rhône 2 rue André Bonin 69 316 Lyon Cedex 04 a.audibert-archenault@cnr.tm.fr Téléphone : +33 (0) 472 006 969, Fax : +33 (0) 472 006 666 MOTS CLÉS Renouvellement, nouvelle architecture, risques hydrauliques, phase de validation. RÉSUMÉ La Compagnie Nationale du Rhône, du groupe Engie, exploite 18 aménagements le long du Rhône (6 sur le Haut-rhône et 12 sur le Bas-Rhône). En 2004, la CNR a engagé un projet de renouvellement des systèmes de conduite et de contrôle commande des 6 aménagements du Haut-Rhône. L article présente les différents objectifs du projet ainsi que la construction et la validation d une nouvelle architecture en s appuyant sur une expérience forte acquise sur le Bas- Rhône. Les grandes fonctionnalités, comme la répartition usine ou la répartition barrage, ont été modularisées et externalisées afin de faciliter la maintenabilité et d apporter une meilleure visibilité. La présentation détaille la mise en place de cette architecture pour l aménagement de Brégnier-Cordon en intégrant une gestion des risques hydrauliques et une prise en compte des risques informatiques. La stratégie voulue sur ce projet était la maitrise du temps de déploiement tout en gardant une bonne évolutivité des systèmes de conduite. Un des objectifs était de construire une architecture cible qui puisse faire référence au sein de la CNR. ABSTRACT Compagnie Nationale du Rhône, from Engie Group, operates 18 run-of-rivers along the Rhône (6 on the upper-rhône and 12 on the lower). In 2004, CNR has engaged a renewal project of driving and control systems for the six lowerarea dams. The article presents the different aims of the project together with the construction and the validation of a new architecture relying a strong experience acquired. The key features, like the plant or the dam distribution, were modularized and outsourced in order to facilitate maintainability and provide better visibility. The presentation details the establishment of this architecture for the dams of Brégnier Cordon integrating hydraulic and computer risk management. About this project, the desired strategy was the control of the deployment time while keeping the capacity to evolve of the control systems. The driver of this project was to build a model of architecture that can serve as reference within CNR. Page 301
D.2 Renouvellement des systèmes de conduite et de contrôle-commande des aménagements du Haut-Rhône 1. HISTORIQUE DU PROJET Situés sur le Haut-Rhône, entre Génissiat et Lyon, les aménagements concernés par ce projet sont au nombre de 6. Schéma 1 : vue globale des aménagements du Haut-Rhône Le système de conduite de chacun de ces aménagements pilote l aménagement en situation normale et en crue dans le respect des consignes validées par la tutelle. Il gère l ensemble des acquisitions de niveaux et effectue les calculs des débits objectifs et leur répartition sur les différents organes de l usine et du barrage 1.1 Les objectifs Le projet de renouvellement de ces systèmes qui a été lancé en Juin 2004 avait pour objectif : Le remplacement d équipements obsolètes Une meilleure maintenabilité des équipements et des logiciels de conduite aménagement : o Approvisionnement en pièces détachées de plus en plus difficiles. o Langage de programmation obsolète o Une amélioration des régulations, des équipements et de la consignation d état. o Passage d un calcul PID (Proportionnel Intégral Dérivé) à un calcul prédictif Une gestion centralisée plus efficace de l ensemble du Rhône et plus de cohérence entre les architectures du Haut-Rhône et du Bas-Rhône Une facilitation de la conduite locale par une amélioration des outils et des Interfaces Homme Machine Une architecture de référence pour les rénovations futures des autres aménagements de la CNR Une nouvelle architecture Cette nouvelle architecture s appuie sur une modularité de chaque fonction. Le schéma suivant présente une vue d ensemble qui permet de mieux fixer les différentes fonctionnalités : Page 302
Colloque CFBR : «Vantellerie, contrôle-commande, télécom et alimentations électriques pour des barrages plus sûrs» Chambéry, 2-3 décembre 2015 Schéma 1 : l architecture cible On retrouve les grandes fonctions avec le calculateur de conduite de l aménagement avec son module de régulation, la répartition usine et la répartition barrage avec leurs automatismes 1er rang respectifs pouvant s adapter où non à une éventuelle rénovation future de ces automatismes de 1 er rang. 1.3 Principes fonctionnels et organisationnels Les principes fonctionnels se sont appuyés sur le REX de la rénovation des systèmes de conduite du Bas-Rhône. Ce renouvellement avait pour principes de reconduire les fonctionnalités existantes. Pour cela, une rétroingénierie détaillée des anciens systèmes a été réalisée. Pour les aménagements de Génissiat et Seyssel, la construction de la nouvelle architecture s est faite en parallèle de l ancienne qui a été conservée. Pour ces 2 aménagements, il n y pas eu de rénovation des 1ers rangs usine et barrage. Pour les 4 autres aménagements (Chautagne, Belley, Brégnier-Cordon et Sault-Brenaz), la rénovation a été plus complète. Elle intégrait la rénovation du 1 er rang usine mais aussi de la CCMB, de la TMS, de l AS. La 1ére phase a été de mettre en place la CCMB/TMS et l AS qui ont été validé de manière unitaire. La 2 nde a été d intégrer une à une les différents «briques» de la nouvelle architecture. On commence par les automates 1 er rang (automates de commande groupe, automates de permutation usine et barrage) puis les automates de 2 ème rang (Automates de répartition usine et barrage et les automates services généraux usine et barrage) et au final, on met en place le calculateur de conduite avec son module de régulation. A ce moment là, ancienne et nouvelle architecture cohabitent pour maintenir la réversibilité vers l ancien calculateur de conduite. La 3 ème et dernière phase est celle de la dépose de l ancienne architecture et le basculement définitif vers la nouvelle. On voit ci-après l état initial (ancienne architecture). Page 303
D.2 Renouvellement des systèmes de conduite et de contrôle-commande des aménagements du Haut-Rhône On voit ci-dessous l état final (nouvelle architecture). Schéma 2 : Etat initial (ancienne architecture) Schéma 3 : Etat final (nouvelle architecture) On peut voir que cette nouvelle architecture s appuie pour les échanges entre les différents équipements sur le réseau IP (En vert sur le schéma). Page 304
Colloque CFBR : «Vantellerie, contrôle-commande, télécom et alimentations électriques pour des barrages plus sûrs» Chambéry, 2-3 décembre 2015 1.4 Organisation et planning Durant toutes les phases du projet, les échanges entre tous les acteurs se sont fait via : Un Comité de Pilotage Un Comité opérationnel Des réunions de suivi de chantier Des réunions de validation des documents de spécifications, cahiers de tests, de la documentation utilisateurs Schéma 4 : chronologie de déploiement de la nouvelle architecture 2. APPLICATION SUR BREGNIER-CORDON Ce paragraphe détaille le déploiement sur le dernier aménagement, Brégnier-Cordon, en précisant les phases de qualification plateforme et site réalisées permettant la gestion des risques d une telle opération. Les travaux ont débuté en juillet 2013 et se sont fait en plusieurs étapes. 2.1 Installation des nouveaux automates Les nouveaux automates mis en place sont les suivants : L ASGU : Automate Service Généraux Usine L ARU : Automate de Répartition Usine L APAU : Automate de Permutation Usine Les 2 ACGs : Automate de Commande Groupe L ASGB : Automate Service Généraux Barrage L ARB : Automate de Répartition Barrage L APAB : Automate de Permutation Barrage Ils sont installés et mis en service de manière progressive. Tous les automates communiquent avec le calculateur de conduite via une carte spécifique W315S qui utilise le protocole IEC104. Cette carte a été développée et mise au point en collaboration avec Schneider spécialement pour le projet. La contrainte forte était d avoir une carte capable d horodater à la source les données remontées vers le calculateur de conduite pour avoir une consignation chronologiquement cohérente. Par exemple, les travaux de l ACG2 ont débuté en juillet 2014 par la rénovation électrique du 1er rang. En parallèle, il y a eu le développement et la validation unitaire sur plateforme du programme automate. De décembre 2014 à février 2015 se sont déroulés les essais de qualification sur site. Le cahier d essais déroulé détaillait chacun des essais (état initial, action à réaliser, résultat attendu) et surtout il faisait apparaitre les différents risques associés. Page 305
D.2 Renouvellement des systèmes de conduite et de contrôle-commande des aménagements du Haut-Rhône 2.2 Les essais plateforme de la nouvelle architecture Le but de la plateforme globale, est l intégration de l ensemble des équipements qui seront mis sur l aménagement de Bregnier Cordon pour être au plus proche de la cible. 2.3 Les essais sites de la nouvelle architecture Schéma 5 : visualisation de la plateforme de validation Cela débute par la mise en place du nouveau calculateur de conduite qui comprend le module de régulation et toutes les IHMs de visualisation et de commande. Ces essais se sont déroulés de mars à avril 2015. Chaque semaine, le planning des essais était envoyé avec les risques associés afin de prendre toutes les dispositions de sûreté et de sécurité nécessaires et utiles. A l issue de cette validation, la marche probatoire est prononcée. Elle se fait sous la forme d un PV de réception de la MOA dans lequel on trouve les réserves non bloquantes, les engagement de correction pendant la phase probatoire ainsi que sa durée. Pendant cette période, c est l équipe projet qui prend en compte tous les correctifs et/ou évolutions. Le maintien en parallèle de l ancienne architecture permet à tout moment de revenir sur celle-ci. 2.4 Dépose de l ancienne architecture A la fin de la marche probatoire, la dépose de l ancien système de conduite peut être lancée. Elle sera effective pour Brégnier-Cordon début 2016. En amont, une étude de dépose et une analyse des risques sont réalisées. Elle est validée par le comité de pilotage du projet. Lorsque celle-ci est terminée, les essais de non régression sont réalisés et la marche définitive est prononcée. Elle se fait sous la forme d un PV de réception de la MOA dans lequel on trouve les réserves non bloquantes. 2.5 Gestion des risques hydrauliques Lors de toutes les phases d essais sites, les risques hydrauliques sont identifiés. Par exemple, pour les essais de l architecture finale, on établit une liste générique des risques hydrauliques. On associe à chacun des essais les risques appropriés afin de mettre en place tous les moyens nécessaires (humains, organisationnels, préventifs). Page 306
Colloque CFBR : «Vantellerie, contrôle-commande, télécom et alimentations électriques pour des barrages plus sûrs» Chambéry, 2-3 décembre 2015 2.6 Le retour d expérience L aménagement de Brégnier-Cordon a été le dernier à être déployé. Il a donc pu bénéficier de toutes les évolutions et/ou des améliorations des mises en service sur les aménagements précédents. Un IHM supplémentaires pour la gestion de Crue a été ajouté afin de facilité la conduite. Cette amélioration avait été demandée lors du déploiement de l aménagement précédent qu était Belley. Sur les aspects sécurité, un filtrage des adresses IP sur les automates a été mis en place. Cette évolution est venue renforcer la politique de sécurité informatique de la CNR. 3. CONCLUSION Le projet de renouvellement des systèmes conduite et du contrôle commande fait suite à celle du Bas-Rhône. L expérience acquise a été un point majeur dans la réussite du projet. Elle a permis d établir la stratégie de rénovation afin de maitriser la durée du projet. De fait, le choix a été de rénover les 1ers rangs usine de 4 usines sur les 6 et de ne pas rénover les 1ers rangs barrage. Cette nouvelle architecture permet une intégration relativement simple des futures rénovations. Pour exemple, le 1er rang de l usine de Seyssel a été lancé cette année. La validation fonctionnelle de la conduite des 6 aménagements à haut débit a pu être réalisée lors de la Crue du début du mois de mai 2015. Cette architecture a été reprise pour la rénovation complète de l aménagement d Avignon qui est en cours. La maitrise et la connaissance de cette architecture cible en fait une architecture de référence au sein de la CNR. Page 307