CL-I-MES-27 FOURNITURES DE SIGNAUX KYZ ET ANALOGIQUES POUR LA CLIENTÈLE GRANDE ENTREPRISE

CL-I-MES-27 FOURNITURES DE SIGNAUX KYZ ET ANALOGIQUES POUR LA CLIENTÈLE GRANDE ENTREPRISE

TABLE DES MATIÈRES 1.0 COMPOSANTES D'UN POSTE DE MESURAGE AVEC FOURNITURE DE SIGNAUX... 1 1.1 Transformateurs de tension et de courant... 2 1.2 Boîte à bornes d'essais... 2 1.3 Compteur... 2 1.4 Circuit d'alimentation 120 V dédié... 2 1.5 Plot d'alimentation 120 V, phase A... 3 1.6 Modem... 3 1.7 Lien téléphonique... 3 1.8 Modules de fourniture de signaux... 4 1.9 Bornier de signaux du client... 4 2. SIGNAUX KYZ... 5 2.1 Définitions... 5 2.2 Généralités... 5 2.3 Valeur des impulsions d'énergie... 6 2.4 Forme des signaux d'énergie... 6 2.5 Signal temps... 6 3. FORMULES POUR LES SIGNAUX KYZ... 7 3.1 Énergie active Wh... 7 3.2 Énergie réactive varh+ et varh-... 7 3.3 Puissance active W pour une période de 15 minutes... 7 3.4 Puissance réactive pour une période de 15 minutes... 7 3.5 Puissance apparente kva... 7 3.6 Facteur de puissance F.P... 7 Annexe CL Janvier 2004

4. EXEMPLES DE CALCULS À PARTIR DES SIGNAUX KYZ... 8 4.1 Calcul du rapport total des transformateurs de tension et de courant... 8 4.2 Calcul de l'énergie... 8 4.3 Calcul des puissances... 8 4.4 Calcul de la puissance apparente... 9 4.5 Calcul du facteur de puissance... 9 5. SIGNAUX ANALOGIQUES... 10 5.1 Informations disponibles... 10 5.2 Généralités... 10 5.3 Interprétation des lectures de courant... 10 6. EXEMPLES DE CALCULS À PARTIR DES SIGNAUX ANALOGIQUES... 11 6.1 Calcul du rapport total des transformateurs de tension et de courant... 11 6.2 Calcul des puissances instantanées (compteur P 3 éléments)... 11 6.3 Calcul de la puissance apparente instantanée... 11 6.4 Calcul du facteur de puissance instantanée... 11 Annexe CL Janvier 2004

OBJET: CE DOCUMENT A POUR BUT D'EXPLIQUER LA FOURNITURE DE SIGNAUX EN PROVENANCE DES POSTES DE MESURAGE D'HYDRO-QUÉBEC. 1. Composantes d'un poste de mesurage avec fourniture de signaux Composante de base en amont de l'armoire de mesurage 1.1 Transformateurs de tension et de courant; (non illustré) Composantes de base d'une armoire de mesurage 1.2 Boîte à bornes d'essais; 1.3 Compteur; 1.4 Circuit d'alimentation 120 V dédié; 1.5 Plot d'alimentation 120 V, phase A; 1.6 Modem; 1.7 Lien téléphonique; Composantes spécifiques pour la fourniture de signaux 1.8 Module de fourniture de signaux; 1.9 Bornier de signaux du client. L'installation peut être différente de l'illustration lorsqu'il y a plus d'un point de mesure ou lorsque les composantes proviennent d'un autre fournisseur. Annexe CL Janvier 2004 page 1

COMPOSANTES DE BASE 1.1 Transformateurs de tension et de courant Compte tenu que le compteur fonctionne à une tension de 120 V et un courant maximum de 5 A, il est nécessaire d'installer des transformateurs de tension et de courant. Ceux-ci sont choisis en fonction de la tension d'alimentation et de la charge du client. 1.2 Boîte à bornes d'essais La boîte à bornes d'essais est utilisée comme point de coupure entre les transformateurs de tension et de courant et le compteur, ce qui permet d'isoler le compteur sans interrompre l'alimentation au client. 1.3 Compteur L'énergie que le client consomme est mesurée en Wh, varh inductif (+), varh capacitif (-) Le compteur est muni d'émetteurs d'impulsions, représentant l'énergie consommée en temps réel. Le compteur inclut deux enregistreurs internes qui peuvent être programmés en fonction des critères d'hydro-québec et de tout autre besoin. Le premier enregistreur est sous scellé du fédéral et est réservé aux données de facturation. À chaque canal correspond une unité de mesure: le canal 1 enregistre les Wh le canal 2 enregistre les varh + (inductif) le canal 3 enregistre les varh - (capacitif) Le second enregistreur interne permet d'emmagasiner des données sur la qualité de l'onde ou autre. 1.4 Circuit d'alimentation 120 V dédié Le circuit d'alimentation 120 V sert à la mise et au maintien sous tension des compteurs, du modem et des modules de sortie d'impulsions. Un circuit dédié est exigé pour éviter toute coupure accidentelle de l'alimentation du poste de mesurage et aussi pour s'assurer qu'aucun autre appareil ne soit branché sur ce circuit. Annexe CL Janvier 2004 page 2

1.5 Plot d'alimentation 120 V, phase A L'alimentation des compteurs se fait prioritairement à partir du circuit d'alimentation 120V dédié. En cas d'absence de tension sur ce circuit dédié, le relais fait basculer l'alimentation sur la phase A du compteur et l'indicateur lumineux du relais s'éteint. Durant cette période, seul le compteur demeure opérationnel et sous tension. S'il y a absence de tension sur la phase A, on peut présumer d'une panne de courant et le compteur est alors alimenté par sa batterie de secours. La batterie permet au compteur de conserver les données de ses registres et de maintenir l'heure. 1.6 Modem Le modem permet la communication entre les compteurs et la Fonction Mesurage d'hydro-québec. Un modem externe a été privilégié à un modem interne notamment pour les raisons suivantes : sa plus grande robustesse; sa flexibilité de remplacement due à sa séparation physique du compteur; 1.7 Lien téléphonique La communication est effectuée par un lien téléphonique commuté ou cellulaire Annexe CL Janvier 2004 page 3

COMPOSANTES SPÉCIFIQUES POUR LA FOURNITURE DE SIGNAUX 1.8 Modules de fourniture de signaux Les modules permettent d'isoler les compteurs des équipements du client et de protéger l'intégrité des installations de mesurage d'hydro-québec. 1.8.1 Module de sortie d'impulsions KYZ Le module de fourniture de signaux fournit des impulsions pour les unités de mesure suivantes : les Wh les varh + (inductif) les varh - (capacitif) La valeur initiale par défaut est 0,25 fois l'unité mesurée. 1.8.2 Module de sortie analogique Le module de sortie analogique fournit une lecture de courant. La configuration initiale par défaut est une échelle de 4 à 20 ma. Les unités de mesure suivantes sont disponibles : La puissance réelle instantanée en W La puissance apparente inductive instantanée en var + La puissance apparente capacitive instantanée en var - 1.9 Bornier de signaux du client Le bornier de signaux du client permet un raccordement facile du câblage du client et identifie l'emplacement de chaque unité de mesure et du signal temps. Le raccordement du câblage du client doit se faire avec une tension maximale de 140 volts AC ou 120 volts DC avec un courant maximum de 100 ma. Annexe CL Janvier 2004 page 4

2. Signaux KYZ 2.1 Définitions Kp N Wh varh+ et varh- RT kw kvar+ kvarkvar total kva F.P. Poids de l'impulsion pour le module de sortie. Cette valeur est de 0,25 par défaut. Nombre d'impulsions. Énergie active consommée. Énergie réactive. Dans une installation électrique, les équipements consomment de l'énergie active mesurée en Wh. Les pertes d'efficacité se mesurent en varh. Lorsque la compensation est inférieure ou égale au besoin réel, les varh sont positifs et appelés inductifs. Lorsqu'ils sont supérieurs au besoin réel, ils deviennent négatifs et sont appelés capacitifs. Rapport total des transformateurs de tension et de courant Puissance réelle Puissance réactive inductive Puissance réactive capacitive Puissance réactive totale Puissance apparente Facteur de puissance 2.2 Généralités Lorsqu'une quantité d'énergie prédéterminée est consommée, une impulsion est émise. Chaque changement d'état du relais électronique, correspond à une impulsion. Normalement, en pointe, les impulsions sont émises à une fréquence d'une à deux impulsions à la seconde. À la fin de chaque sous intervalle (15 minutes ou 5 minutes selon le cas), un signal est émis. Ce signal est émis sous la forme d'une impulsion appelée «signal temps». Note : les impulsions émises par les Q1000 ne sont pas symétriques même avec une charge constante. Annexe CL Janvier 2004 page 5

2.3 Valeur des impulsions d'énergie Chaque impulsion émise représente une quantité d'énergie prédéterminée. Il faut multiplier la valeur de l'impulsion par le rapport total des transformateurs de tension et de courant pour obtenir la valeur réelle d'énergie. 2.4 Forme des signaux d'énergie Les signaux concernant l'énergie sont sous la forme C (3 fils) c'est-à-dire KYZ. Y K Z Les bornes Y1 K1 Z1 sont les raccordements pour l'unité de mesure Wh Les bornes Y2 K2 Z2 sont les raccordements pour l'unité de mesure varh+ Les bornes Y3 K3 Z3 sont les raccordements pour l'unité de mesure varh- 2.5 Signal temps Le signal temps est émis à la fin de chaque sous intervalle. La durée de la fermeture du contact du signal temps est de 5 secondes. La montée du signal correspond à la fin de la période d'intégration. Le signal temps est sous la forme A (2 fils). S1+ S1- Y4 K4 OU Les bornes S1+ et S1- sont les raccordements pour le signal temps pour le Q1000. Les bornes Y4 et K4 sont les raccordements pour le signal temps pour le ION8500. Annexe CL Janvier 2004 page 6

3. Formules pour les signaux KYZ 3.1 Énergie active Wh Énergie active (Wh) = Kp Wh * RT 3.2 Énergie réactive varh+ et varh- Énergie réactive inductive (varh+) = Kp varh+ Énergie réactive capacitive (varh-) = Kp varh- * RT * RT 3.3 Puissance active W pour une période de 15 minutes Puissance active (W) = Kp Wh * RT * N * 4 3.4 Puissance réactive pour une période de 15 minutes Puissance réactive inductive (kvar+) = Kp varh+ * RT * N 1 * 4 Puissance réactive capacitive (kvar-) = Kp varh- * RT * N 2 * 4 Puissance réactive totale (kvar) = Kp varh * RT * ( N 1 + N 2 ) * 4 3.5 Puissance apparente kva Important les puissances réactives inductives et capacitives s'additionnent en valeur absolue. Puissance apparente (kva) = (kw) 2 + [ ( kvar+ ) + (kvar-) ] 2 ou = (kw) 2 + ( kvar ) 2 3.6 Facteur de puissance F.P. Facteur de puissance (F.P.) = kw kva Annexe CL Janvier 2004 page 7

4. Exemples de calculs à partir des signaux KYZ 4.1 Calcul du rapport total des transformateurs de tension et de courant Tension de livraison 14 400 V Courant de livraison 200 A Transformateur de tension Transformateur de courant RT Tension primaire Tension secondaire Rapport de transformation Courant primaire Courant secondaire Rapport de transformation Rapport total 14 400 120 200 5 14 400 / 120 = 200 / 5 = 120 * 40 = 4 800 4.2 Calcul de l'énergie L'énergie = Kp * RT Kp RT Énergie 0,25 Wh 4 800 1 200 Wh 0,25 varh+ 4 800 1 200 varh+ 0,25 varh- 4 800 1 200 varh- 4.3 Calcul des puissances Kp RT N = nombre d'impulsions par 15 minutes Puissance = Kp * RT * N * 4 4 = nombre de périodes par heure Puissances 0,25 Wh 4 800 569 4 2 731 200 W active 0,25 varh+ 4 800 175 4 840 000 var+ réactive inductive 0,25 varh- 4 800 65 4 312 000 var- réactive capacitive 0,25 varh 4 800 (175 + 65) 4 1 152 000 var réactive totale Note: Pour un compteur avec des sous intervalles de 5 minutes, le nombre de périodes par heure sera de 12 et le nombre d'impulsions N sera basé sur une période de 5 minutes. Annexe CL Janvier 2004 page 8

4.4 Calcul de la puissance apparente Puissance apparente kva = (kw) 2 + [ (kvar + ) + (kvar ) ] 2 ou Puissance apparente kva = (kw) 2 + (kvar) 2 kw kvar+ kvar- kva 840 kvar+ 312 kvar- 2 731,2 kw 1 152 kvar 2 964,2 kva 4.5 Calcul du facteur de puissance Facteur de puissance = kw / kva kw kva F.P. 2 731,2 kw 2 964,2 kva 0,92 Annexe CL Janvier 2004 page 9

5. Signaux analogiques 5.1 Informations disponibles La puissance instantanée en W sur les bornes I1+ et I1- La puissance instantanée inductive en var+ sur les bornes I2+ et I2- La puissance instantanée capacitive en var- sur les bornes I3+ et I3-5.2 Généralités La première étape est de régler les références de lecture de l'automate avec le module analogique. Les lectures de référence initiales, par unité de mesure, doivent se faire sans charge sur le compteur. Compte tenu que l'information est fournie dans une échelle de 4 à 20 ma, alors les lectures de référence ( 4 ma ) doivent être considérées comme étant égale à 0. 5.3 Interprétation des lectures de courant Pour chaque sortie analogique, les puissances instantanées sont égales à : (Lecture réelle Lecture de référence) 16 x RT x Valeur maximale lecture réelle = la lecture avec charge lecture de référence = la lecture sans charge 16 = échelle maximale de 20 ma 4 ma RT = Rapport total des transformateurs de tension et de courant. Valeur maximale = selon le modèle de compteur Les valeurs maximales à 20 ma sont : Lorsque la première lettre du modèle du compteur est un B : 3 600 pour un mesurage 3 éléments 2 400 pour un mesurage 2 éléments Lorsque la première lettre du modèle du compteur est un P : 2 700 pour un mesurage 3 éléments 1 800 pour un mesurage 2 éléments Annexe CL Janvier 2004 page 10

6. Exemples de calculs à partir des signaux analogiques 6.1 Calcul du rapport total des transformateurs de tension et de courant Tension de livraison 14 400 V Courant de livraison 200 A Transformateur de tension Transformateur de courant RT Tension primaire Tension secondaire Rapport de transformation Courant primaire Courant secondaire Rapport de transformation Rapport total 14 400 120 200 5 14 400 / 120 = 200 / 5 = 120 * 40 = 4 800 6.2 Calcul des puissances instantanées (compteur P 3 éléments) La puissance = ((A-B)/C*D*E) A B C D E Lecture réelle en ma Référence de lecture Échelle RT Valeur maximale Puissance instantanée 14,567 3,987 16 4 800 2 700 W 8 569 800 W 7,128 3,984 16 4 800 2 700 var+ 2 546 640 var+ 0 3,989 16 4 800 2 700 var- 0 6.3 Calcul de la puissance apparente instantanée Puissance apparente kv A = (kw ) 2 + (kvar) 2 kw kvar+ kvar- kva 8 569,8 kw 2 546,6 kvar 8 940,2 kva 6.4 Calcul du facteur de puissance instantanée Facteur de puissance = kw / kva kw kva F.P. 8 569,8 kw 8 940,2 kva 0,958 Annexe CL Janvier 2004 page 11