Brevet FR2745435A1 — publié le 19970829

La présente invention se rapporte à un système global de conception et d'exploitation et notamment de télésurveillance et de télégestion d'un réseau de distribution d'énergie électrique en vue de la diminution des pertes. Cette énergie électrique concernée est aussi bien du type électrodomestique c'est-à-dire utilisable à des fins domestiques que du type industriel ou semiindustriel. L'énergie électrique est produite par des centrales hydrauliques, thermiques ou nucléaires puis transportée jusqu'à un ou plusieurs poste(s) de transformation-répartition par des lignes dites à haute tension en général aériennes. Cette liaison entre la production et le ou les poste(s) principal(aux) de transformationrépartition appartient à un autre domaine que celui de la présente invention. Il s'agit du domaine du transport de l'énergie électrique. Sa gestion et sa surveillance sont assurées par des services centraux à l'échelle d'un pays. Par contre, le réseau situé en aval s'étendant entre le poste principal de transformationrépartition et l'abonné, matérialisé techniquement et administrativement par un compteur est bien celui concerné par l'invention. Diverses pertes en lignes qu'il faut détecter, gérer, supprimer ou réduire, le relevé périodique des compteurs, et l'optimisation du réseau ou d'une partie de la distribution sur le réseau constituent une des principales préoccupations de l'organisme gestionnaire du réseau. Par ailleurs, d'autres possibilités à intégrer dans un système global et la recherche de solutions aux principales préoccupations sont à considérer. I1 s'agit notamment du relevé géographique, de la définition topologique du réseau, de la surveillance de son implantation ainsi que du suivi de son édification. La présente invention a pour but de procurer un système qui gère et exploite le réseau de distribution au meilleur coût avec le maximum de performances et qui assure non seulement la télésurveillance et la télégestion du réseau et des consommations mais son étude et son édification. Ce système permet de réduire notablement les besoins en interventions humaines à différents niveaux. Ainsi, sur le terrain les interventions sont mieux orientées et organisées et plus courtes. Les interventions d'entretien seront minimales en nombre et en durée en raison de la surveillance permanente de l'état du matériel. On peut citer notamment l'utilisation d'une base de données topologiques et cartographiques pour l'étude du réseau et son implantation. On peut citer aussi le relevé des compteurs par photographie électronique et numérisation des index avec éventuellement télétransmission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins qui représentent la figure 1 est un schéma général de l'ensemble d'un réseau électrique depuis la production d'énergie électrique jusqu'aux sites de consommation. la figure 2 est un schéma général du type organigramme du système global de télésurveillance et de télégestion d'un réseau de distribution d'énergie électrique selon l'invention la figures 3 est un schéma plus détaillé des postes fonctionnels SCADA station et LMS station la figure 4 est un schéma du type organigramme illustrant les anomalies, et les remèdes. L'énergie électrique produite par une centrale hydraulique, thermique ou nucléaire 1 est transportée à partir de la sortie d'un poste de transformation 2 par des lignes telle que 3 à haute tension. Ces lignes presque exclusivement aériennes sont constituées de filins conducteurs supportés par des pylônes multibranches tels que 4. Après le franchissement de distances quelquefois importantes (plusieurs centaines de kilomètres), ces lignes aboutissent à un poste de transformation et de répartition 5 dit TRANSFO-REPART qui assure le regroupement éventuel avec une ou plusieurs autres(s) lignes(s) 6 et l'abaissement de la tension électrique de son niveau de transport par un réseau HVN à son niveau de distribution rurale appelée moyenne tension MV par un réseau MVN puis à son niveau de distribution urbaine LV par un réseau LVN. I1 existe entre le poste de transformation et de répartition 5 TRANSFO-REPART et les compteurs des abonnés un réseau de distribution 6 moyenne et basse tension MVN et LVN concerné par l'invention. I1 débute au transformateur de sortie 7 HV/MV du poste de répartition et de transformation 5 et se développe à travers la campagne et les zones urbaines en branches MVN et LVN formant des sections et des sous-sections. Les sections se terminent par des stations RTU MV ou RTU LV avec postes de tans formation urbains, stations reliées par un moyen 8 de télétransmission par exemple hertzien à une centrale de surveillance. Les sous-sections se terminent par des postes de transformations secondaires ou de quartier pour la distribution finale jusqu'aux compteurs des abonnés chez les particuliers ou de plus gros consommateurs par exemple une USINE ou des immeubles collectivifs 9 ou des résidences d'habitations 10. Il est admis que la distribution intérieure entre le compteur et les appareils relève d'autres spécialités et services. Le système intégré de réduction des pertes SIRPERT selon l'invention se greffe sur le réseau existant. I1 est constitué d'une pluralité de stations reliées entre elles. Les stations spécialisées regroupant les services et les moyens nécessaires existants sont concentrées dans une centrale d'exploitation et de gestion UNIGEST. Comme déjà indiqué, les moyens et équipements de cette centrale et ses moyens complémentaires selon l'invention couvrent tous les services depuis la conception jusqu'à l'exploitation du réseau de distribution. En se référant à la figure 2, le système selon l'invention présente d'abord une station composite STACOMP formée d'une station d'informations géographiques SIG destinée à recueillir toutes les informations dites de terrain pour l'établissement de cartes et de bases de données en vue de l'étude générale et de l'implantation du réseau. Ce module se compose d'une unité centrale fonctionnant selon un programme adapté et divers moyens permettant d'effectuer des relevés. On peut citer à cet effet le programme dénommé GEOCITY qui est la propriété du déposant. Concernant les moyens, on utilise un poste mobile motorisé d'observation et de relevés sous la forme d'un véhicule à deux ou quatre roues éventuellement en liaison de télécommunication avec le poste central. Ce véhicule comporte un moyen de repérage ou de détermination de positions en coordonnées géographiques. L'opérateur de ce poste mobile enregistre les différentes informations sur un module autonome qui est ensuite connecté à l'ordinateur de la station concernée ou le cas échéant télétransmis à la station. Le système SIRPERT comprend aussi une station d'organisation de la distribution appelée SCADA dont la fonction principale est la réception et le traitement des informations du réseau, la définition des positions des composants du réseau et d'envoyer des commandes aux appareils du réseau : cellules, interrupteurs aériens... etc. Sa fonction secondaire consiste à mettre à disposition les informations collectées pour l'extérieur par exemple pour le service de la planification des travaux à venir. Cette station permet l'acquisition de données et la supervision des sous stations et des organes interrupteurs. On distingue ensuite dans la station composite STACOMP une station appelée LMS constituée essentiellement par des moyens informatiques fonctionnant en relation avec la station SCADA. Elle a pour but de calculer les pertes sur le réseau à partir d'informations provenant du réseau et d'élaborer des solutions pour réduire et optimiser ces pertes. d'établir des prévisions de consommations en vue d'adapter le réseau à la demande. Un relevé rapide et simplifié de compteurs a été prévu. Il s'agit d'un poste mobile équipé de moyens de numérisation et d'enregistrement des chiffres du compteur et de télétransmission instantanée ou différée ou d'acheminement terrestre à une unité centrale de gestion comptable de la consommation COMPTABILITE comprenant la facturation et une station SERVICE CONSOMMATEURS pour les rapports avec les abonnés. Ces relevés s'effectuent par un poste mobile de relevé compteurs POMO RC à l'aide d'un appareil de prise de vue référencé PHOTO à image numérisée par exemple par plan de capteurs dits CCD en noir et blanc relié à un micro ordinateur chargé d'un programme de reconnaissance de caractères pour retransmission au service COMPTABILITE. Ces relevés peuvent s'accompagner d'un contrôle de routine par un étalonnage du compteur COMPT à l'aide d'un compteur étalon COMETAL. I1 existe également une unité d'organisation de l'entretien GESTION ENTRETIEN articulée autour d'un module d'état du matériel à partir des informations de contrôle faisant suite à des visites périodiques et autour d'un module théorique de fiabilité regroupant les caractéristiques de fiabilité de chaque composant. Le schéma synoptique général montre l'agencement des moyens mis en oeuvre par l'invention. Il s'agit, greffées sur une ligne d'un réseau de distribution électrique, des stations suivantes SCADA, une station principale et de sa réserve SCADA RES, une station composite STACOMP commune GIS+LMS+TMS, une station spécifique RELEVES, une station de GESTION de 1'ENTRETIEN et une unité existante de gestion générale UNIGEST regroupant une station COMPTABILITE et FACTURATION, une station de gestion du MAGASIN, une station SERVICE CONSOMMATEURS et une station de GESTION DU SYSTEME. Les stations sont reliées entre elles par un réseau local par exemple du type connu sous la dénomination ETHERNET. Quatre stations communiquent avec l'extérieur, les autres communiquent entre elles et avec ces quatres stations. I1 s'agit d'abord de la station SCADA qui communique par radio, à travers une interface INTERCOM et le réseau radio RERA avec les sous stations RTU principales RTU HV/MV et secondaires RTU MV/LV et les interrupteurs aériens ou coupe-circuits de réseau et branches de réseau RTUW en vue de leur pilotage en fonction des surcharges du réseau. Il s'agit ensuite de la station RELEVE qui communique avec le poste mobile de relevés de topologie POMO RT. Celui-ci transmet sa position géographique obtenue par le système de localisation GPS et les informations relevées sur le terrain. Cette station assure la mise à disposition d'informations au service administratif de l'unité UNIGEST telles que celles de la comptabilité, de la facturation, de la gestion du stock à la station MAGASIN, des SERVICES CONSOMMATEURS. I1 s'agit aussi de partie LMS de la station composite en liaison de préférence par voie hertzienne avec un poste mobile de relevé des consommations POMO RC permettant d'effectuer la reconnaissance numérique des chiffres fournis par les indicateurs de consommation sur les compteurs COMPT à l'aide de l'appareil de prise de vue PHOTO. Cette station enregistre également les consommations électriques sur les branches moyenne tension MVN et basse tension LVN du réseau de distribution à l'aide d'enregistreurs portables autonomes PORE MV et PORE LV placés sur les lignes aériennes ou connectés aux transformateurs TRANSFO. Ces enregistreurs sont destinés à contrôler les tensions, les intensités et l'angle de déphasage sur les branches des réseaux de distribution moyenne et basse tension permettant de connaitre les consommations et les charges des différentes branches. Les informations enregistrées sont transférées sur un micro ordinateur à l'aide d'un programme spécial et télétransmises ou acheminées par voie terrestre à la station concernée. I1 est possible de mesurer grâce à ces enregistreurs, moyennant des capteurs spécifiques d'autres grandeurs et variables telles que la température, les pressions et autres variables de grandeurs physiques. Cette station permet de déterminer et de localiser les pertes par les bilans énergétiques de chaque branche et de transmettre ces informations à SCADA pour action d'optimisation de la distribution par exemple via un opérateur. Cette station composite STACOMP comprend également une sous station dite TMS assurant la permutation des transformateurs. Sa fonction principales est double. Il s'agit d'une part d'identifier à travers le réseau les transformateurs en état de sur ou de sous charge et d'autre part de proposer le remplacement d'un transformateur par un tranformateur mieux adapté en puissance et disponible en stock de maintenance ou par échange avec un autre transformateur en place sur le réseau. Il s'agit enfin de la station GESTION ENTRETIEN qui dispose à son service d'un poste mobile d'entretien POMO ENTR sous la forme d'un véhicule motorisé avec lequel elle est en communication radio via une interface radio INTERCOM et le réseau radio RERA. Le poste mobile POMO ENTR est équipé d'antennes hyperfréquence pour sa localisation par le système GPS et d'antennes radio pour les télécommunications avec la station GESTION ENTRETIEN en vue de fournir à cette station sa position et les informations relatives à l'entretien. Les stations SCADA et LMS sont reliées entre elles directement ou par un réseau intérieur du type dénommé ETHERNET ou autre afin d'échanger mutuellement les informations mais aussi pour rendre l'accès possible à une autre station sur le site ou éloignée, par exemple à une station des services extérieurs ou à une unité de regroupement national. En se référant à la figure 3, les informations échangées peuvent être du type enregistrement instantané de consommation sur les branches scrutées du réseau de distribution dont les informations sont reçues par LMS Station et communiquées à SCADA Station qui, assurant la gestion du réseau prendra les mesures nécessaires pour délester ou renforcer telle ou telle branche du circuit. Ces commandes seront transmises par SCADA Station aux différents organes actifs du réseau par les ondes à travers une interface de communication INTERCOM une station radio relai RAREST vers la sous-station RTU HV/MV commandant la fourniture d'énergie au réseau de distribution et vers des interrupteurs aériens RTUW permettant de couper ou d'ouvrir telle ou telle branche du circuit de moyenne tension MVN et de basse tension LVN. Le schéma illustratif de la figure 4 montre à titre d'exemple une configuration de réseau et les différents cas possibles de consommations excessives avec les points de contrôle lors des campagnes de mesures et corrélativement les actions entreprises. Le système intégré de réduction des pertes SIRPERT selon l'invention permet de détecter les anomalies lors de campagnes de mesures spécifiques aux stations LMS, TMS ou autres en utilisant les enregistreurs PORE MV et PORE LV ainsi que les relevés des compteurs par images numérisées avec ou sans étalonnage des compteurs. Le schéma a pour but de faire comprendre la détection des anomalies lors de campagnes de mesures et les actions entreprises pour réduire les pertes. REVENDICATIONS 1. Système global de conception et d'exploitation et notamment de télésurveillance et de télégestion d'un réseau de distribution d'énergie électrique formé de branches myennes tension MVN et basse tension LVN en vue de la diminution des pertes, réseau comprenant des sous stations RTU, des interrupteurs aériens RTUW, des transformateurs MV/LV TRANSFO et LV TRANSFO et des mesureurs-enregistreurs aériens PORE MV et PORE LV et comportant une unité générale de gestion UNIGEST caractérisé en ce qu'il comprend en outre, greffées sur les lignes d'un réseau sur lequel est branché UNIGEST, une station principale SCADA et sa réserve SCADA RES, une station de relevé RELEVE et une station composite formé d'une station SIG des informations topologiques, d'une station LMS de mesure des consommations d'une station TMS de permutation des transformateurs. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la station SCADA communique par radio à travers une interface INTERCOM et le réseau radio RERA avec les sous stations RTU dont les stations principales RTU HV/MV et les stations secondaires RTU MV/LV ainsi qu'avec les interrupteurs aériens et coupecircuit RTUW. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la station composite STACOM comprend une station d'informations géographiques SIG, une station LMS de relevé de consommations et une station TMS de permutation des transformateurs. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la station RELEVE GEO et la station SIG sont en relation avec un poste mobile POMO RT de relevés du terrain se composant d'un opérateur avec un véhicule deux roues, un instrument de repérage et de localisation GPS et un instrument d'enregistrement des particularités du terrain. 5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la station LMS est reliée à un opérateur équipé de moyens pour effectuer les relevés des consommations par les compteurs à l'aide d'un instrument de prise de vue PHOTO par image numérisé en liaison avec un micro ordinateur chargé par un programme de reconnaissance des caractères. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la station GESTION ENTRETIEN est en relation à travers une interface INTERCOM et le réseau radio RERA avec un poste mobile d'entretien possédant les instruments de localisation et de position GPS. 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les stations SCADA et LMS sont reliées entre elles par un réseau interne ETHERNET sur lequel se branche une autre application.