Brevet FR2790146A1 — publié le 20000825

RESEAU DE DISTRIBUTION D'ENERGIE A GESTION DYNAMIQUE DE LA CHARGE ET DISPOSITIF ASSOCIE DE CONTROLE DE LA CONSOMMATION D'ENERGIE D'UNE INSTALLATION Un réseau de distribution d'énergie, destiné à distribuer de l'électricité, de l'eau ou du gaz par exemple, comprend une pluralité d'installations d'utilisateur alimentées en énergie par au moins un centre de production. 1o Chaque installation comporte un compteur d'énergie consommée et un dispositif de coupure, tel qu'un disjoncteur électrique, une vanne de gaz ou un robinet d'eau. Les compteurs électriques, pour reprendre cet exemple, autrefois mécaniques, deviennent de plus en plus électroniques, notamment pour des raisons de précision et de stabilité. De tels compteurs électroniques peuvent intégrer, outre la fonction de mesure de l'énergie consommée, d'autres fonctions telles que la télérelève ou la télégestion permettant à un central de communication distant de relever la puissance d'énergie consommée ou de changer la tarification de l'énergie dans le compteur, suivant la période en cours (nuit, jour, etc.). La charge du réseau, c'est-à-dire l'énergie globalement consommée par la pluralité d'installations d'utilisateur, varie au cours du temps. On observe des périodes creuses, la nuit par exemple, pendant lesquelles la charge est faible, et des périodes chargées, pendant lesquelles la charge est importante, pouvant parfois atteindre la capacité maximale de distribution du réseau. Pour limiter la consommation des installations électriques d'utilisateur et ainsi le risque de saturation de l'énergie distribuée dans le réseau, chaque installation a un seuil d'énergie individuelle consommable, ou disponible, au-delà duquel le disjoncteur est destiné à faire disjoncter l'installation, en tout ou partie. Néanmoins, les besoins en énergie augmentent de plus en plus alors que la capacité de production et de distribution d'énergie est aujourd'hui limitée et le développement de nouveaux centres de production et du réseau de distribution d'énergie nécessiterait des investissements extrêmement lourds. La présente invention vise à répondre aux besoins croissants en énergie, sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la capacité actuelle de production et de distribution d'énergie. 2 2790146 A cet effet, l'invention concerne un réseau de distribution d'énergie comprenant un central de communication, une pluralité d'installations consommatrices d'énergie et, pour chacune de ces installations, des moyens de mesure de l'énergie consommée et des moyens de communication avec le central de communication, caractérisé par le fait qu'il est prévu, pour chaque installation, des moyens de mémorisation d'un seuil d'énergie consommable, des moyens de comparaison de l'énergie consommée et du seuil d'énergie consommable et des moyens indicateurs de dépassement du l0 seuil, commandés par les moyens de comparaison, permettant de diminuer la consommation d'énergie de l'installation, et le central de communication et les moyens de communication de chaque installation sont agencés pour coopérer afin de moduler le seuil d'énergie consommable de l'installation, sur commande du central. Grâce à l'invention, on régule dans le temps la charge du réseau de distribution, en augmentant l'énergie disponible pour chaque installation pendant les périodes creuses et/ou en la diminuant pendant les périodes chargées. Les utilisateurs des installations sont ainsi incités à modifier leurs habitudes de consommation, en consommant moins d'énergie pendant les périodes chargées et davantage pendant les périodes creuses. Les moyens de stockage du seuil d'énergie consommable de chaque installation peuvent être du côté de ladite installation. De même, les moyens de comparaison de l'énergie consommée et du seuil d'énergie consommable de chaque installation peuvent être du côté de ladite installation. Les moyens indicateurs de dépassement du seuil d'énergie consommable peuvent comprendre des moyens d'indication sonore et/ou des moyens d'indication visuelle. L'utilisateur de l'installation peut ainsi être averti d'une surconsommation d'énergie et choisir lui-même d'interrompre le fonctionnement d'un élément consommateur d'énergie de son installation, afin de diminuer sa consommation d'énergie. Dans une forme de réalisation particulière, les moyens indicateurs de dépassement du seuil d'énergie consommable comprennent des moyens 3 2790146 d'interruption au moins partielle de la consommation d'énergie de l'installation. Avantageusement, il est prévu, pour chaque installation, un filtre de simulation d'une inertie d'interruption de la consommation d'énergie. Dans le cas notamment d'un réseau de distribution d'électricité, les moyens d'interruption comprennent un disjoncteur thermique d'électricité. Le filtre permet dans ce cas de simuler une inertie d'interruption analogue à l'inertie 1o thermique d'un disjoncteur de protection thermique, permettant de ne couper le courant qu'après une durée déterminée de surconsommation de courant électrique, qui dépend de l'intensité du courant et des caractéristiques intrinsèques du disjoncteur. L'invention concemrne également un dispositif de contrôle de la consommation d'énergie d'une installation consommatrice d'énergie du réseau de distribution ci-dessus, comprenant des moyens de mesure de l'énergie consommée par l'installation et des moyens de communication avec un central de communication distant, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de mémorisation d'un seuil d'énergie consommable, des moyens de comparaison de l'énergie consommée et du seuil d'énergie consommable et des moyens d'actionnement, destinés à actionner des moyens indicateurs d'un dépassement du seuil sur commande des moyens de comparaison, permettant de diminuer la consommation d'énergie de l'installation, les moyens de communication étant agencés pour coopérer avec le central de communication afin de moduler le seuil d'énergie consommable de l'installation, sur commande du central. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière du réseau de distribution d'énergie et du dispositif de contrôle de la consommation d'énergie d'une installation d'utilisateur, selon l'invention, en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 représente un schéma synoptique du réseau, selon la forme de réalisation particulière et - la figure 2 représente un schéma bloc fonctionnel d'un dispositif de contrôle d'une installation du réseau de la figure 1. Le réseau de distribution d'énergie, en l'espèce de l'énergie électrique, comprend une pluralité d'installations électriques d'utilisateur 20, reliées à un centre 32 de production d'énergie électrique par l'intermédiaire d'une 4 2790146 infrastructure 31 de transport et de distribution de l'énergie électrique, et un central de communication 30. Chaque installation d'utilisateur 20 comprend un ensemble d'éléments consommateurs d'énergie électrique et est reliée à un dispositif 1 de contrôle de la consommation d'énergie de l'installation 20, lui-même relié à un disjoncteur électrique 14. Le dispositif 1 intègre un compteur électrique 5 comprenant un bloc 2 de 1o mesure de la puissance d'énergie électrique consommée par l'installation , un intégrateur 3 et une mémoire 4 de mémorisation de l'énergie consommée par l'installation 20. L'intégrateur 3, relié au bloc de mesure 2 et à la mémoire 3, est destiné intégrer dans le temps la puissance électrique consommée par l'installation 20 afin de déterminer la quantité d'énergie électrique consommée, autrement dit la consommation en énergie de l'installation 20. Le dispositif 1 comprend en outre un bloc 7 de communication avec le central de communication 30, une mémoire 8 de mémorisation d'un seuil maximal de puissance d'énergie électrique consommable et un comparateur 9 à deux entrées et une sortie. Le bloc de communication 7 et le central de communication 30 sont reliés à l'infrastructure de transport et de distribution 31, faisant fonction de réseau de communication, et sont ainsi destinés à communiquer l'un avec l'autre, par courant porteur sur des câbles de transport d'électricité, à travers l'infrastructure 31. La mémoire 8, reliée au bloc de communication 7 et à l'une des entrées du comparateur 9, est destinée à mémoriser un seuil maximal de puissance d'énergie électrique consommable, autrement dit une valeur maximale de puissance électrique disponible pour l'installation 20. Le bloc de mesure 2 est relié à l'autre entrée du comparateur 9, avec interposition d'un filtre 6 de simulation d'une inertie d'interruption de la consommation d'énergie. En sortie, le comparateur 9 est relié à un bloc 10 d'actionnement du disjoncteur 14, commandé par le comparateur 9. On rappelle ici qu'un disjoncteur électrique d'une installation consommatrice d'énergie, comportant un élément de coupure de protection thermique, présente une inertie thermique d'interruption de la 2790146 consommation d'énergie de l'installation. Cette inertie permet à l'installation de consommer une puissance d'énergie supérieure à un seuil prédéfini de puissance d'énergie consommable, pendant de courtes périodes, par exemple lors du démarrage d'un moteur. Ainsi, l'élément de coupure thermique ne coupera la consommation d'électricité, en tout ou partie, qu'après une durée de dépassement du seuil dépendant de la puissance consommée, cette durée étant d'autant plus courte que la puissance consommée est importante. io Le filtre 6 est destiné à simuler l'inertie d'interruption de la consommation d'énergie électrique d'un élément de coupure de protection thermique. Le disjoncteur 14, relié à l'installation 20 et au bloc d'actionnement 10, comprend, de façon classique, un élément de coupure de protection thermique 11, un élément de coupure de protection magnétique 12 et un interrupteur 13. Chacun des deux éléments de coupure 1 1, 12 est destiné à ouvrir l'interrupteur 13, par commande électrique, en cas de surconsommation d'énergie électrique par l'installation 20. L'élément de coupure de protection thermique 1 1 présente une inertie d'interruption, comme précédemment explicité. L'ouverture de l'interrupteur 13 est destinée à faire disjoncter l'installation 20, autrement dit à interrompre la consommation d'énergie électrique de l'installation 20. En outre, le disjoncteur 14 comporte une commande manuelle d'utilisateur de fermeture de l'interrupteur 13. Le bloc d'actionnement 10 est destiné à ouvrir l'interrupteur 14, par commande électrique, comme décrit ci-après. Le fonctionnement du réseau de distribution et du dispositif 1 va maintenant être décrit. Du côté de chaque installation 20, le bloc de mesure 2 mesure la puissance électrique consommée par l'installation 20. L'intégrateur 3, par intégration dans le temps de cette puissance, détermine l'énergie consommée par l'installation 20. Cette énergie est mémorisée dans la mémoire 4 du compteur 5. Dans le cas o la puissance électrique consommée par l'installation 20 dépasse une valeur de seuil réglée et fixe, l'élément de coupure de 6 2790146 protection magnétique 12 ouvre l'interrupteur 13 du disjoncteur 14 en provoquant ainsi, de façon connue, l'interruption de la consommation d'énergie électrique de l'installation 20. En cas de surcharge faible de la puissance électrique consommée par l'installation 20, pendant une durée supérieure à une durée d'inertie thermique, l'élément de coupure thermique ouvre l'interrupteur 13 en provoquant ainsi une interruption de la consommation d'énergie électrique de l'installation 20. Par ailleurs, à chaque instant, le comparateur 9 compare le seuil de puissance d'énergie consommable mémorisée dans la mémoire 8 et la puissance électrique consommée par l'installation 20 et filtrée par le filtre 6. Dans le cas o la puissance électrique consommée et filtrée dépasse le seuil de puissance d'énergie consommable, le comparateur 9 commande au bloc d'actionnement 10 d'actionner le disjoncteur 14. Le bloc d'actionnement 10 ouvre alors l'interrupteur 13, par commande électrique, en provoquant ainsi l'interruption de la consommation d'énergie électrique de l'installation 20. Le disjoncteur 14, du fait qu'il est destiné à faire disjoncter l'installation 20 en cas de surconsommation d'énergie, constitue en définitive un indicateur de dépassement du seuil d'énergie consommable, commandé par le comparateur 9, par l'intermédiaire du bloc d'actionnement 10. Pour permettre à l'installation 20 de consommer à nouveau de l'énergie électrique, un utilisateur referme l'interrupteur 13 en actionnant manuellement la commande de fermeture de l'interrupteur. Le seuil de puissance d'énergie consommable, mémorisé dans la mémoire 8, est modulable. Il peut varier autour d'une valeur de référence So, préalablement mémorisée dans une mémoire du bloc de communication 7, comme cela va maintenant être explicité. La charge du réseau de distribution de l'énergie électrique, autrement dit la quantité globale d'énergie consommée par la pluralité d'installations d'utilisateur, varie au cours du temps. Durant des périodes creuses, cette charge est bien inférieure à une valeur de charge maximale supportable par le réseau et, durant des périodes chargées, elle avoisine cette valeur. 7 2790146 En début de période creuse, le central de communication 30 transmet au bloc de communication 7 de chaque installation 20 une commande pour augmenter le seuil de puissance d'énergie consommable par l'installation 20 ici d'un pourcentage donné pi. Le bloc de communication 7 augmente alors le seuil de puissance d'énergie consommable, mémorisé dans la mémoire 8, du pourcentage prescrit Pi. A l'inverse, en début de période chargée, le central de communication 30 transmet au bloc de communication de chaque installation 20 une commande pour diminuer le seuil de puissance d'énergie consommable par l'installation 20 d'un pourcentage donné P2. Le bloc de communication 7 diminue alors le seuil de puissance d'énergie consommable, mémorisé dans la mémoire 8, du pourcentage prescrit P2. En dehors des périodes creuses et chargées, le central de communication 30 transmet au bloc de communication 7 de chaque installation 20 une commande de remise à la valeur de référence So du seuil de puissance d'énergie consommable par l'installation 20. Le bloc de communication 7 augmente ou diminue alors le seuil de puissance d'énergie consommable mémorisé dans la mémoire 8, pour le régler à la valeur de référence S0. La charge du réseau est ainsi gérée de façon dynamique au cours du temps, suivant le type de période en cours (creuse, chargée ou normale). On soulignera ici que le central de communication 30 et le bloc de communication 7 de chaque installation 20 coopèrent l'un avec l'autre pour moduler le seuil de puissance d'énergie consommable par l'installation 20, mémorisé dans la mémoire 8, sur commande du central de communication 30. A la place du bloc d'actionnement électrique du disjoncteur, on pourrait prévoir un bloc d'actionnement mécanique, comportant par exemple un électroaimant d'entraînement en déplacement d'un doigt d'ouverture de l'interrupteur. On pourrait également prévoir, dans le dispositif de contrôle de la consommation d'énergie, un indicateur sonore et/ou un indicateur visuel, commandé par le comparateur, par l'intermédiaire du bloc d'actionnement, afin d'indiquer un dépassement du seuil d'énergie consommable et permettre ainsi à un utilisateur de diminuer la consommation d'énergie de 8 2790146 l'installation, en arrêtant le fonctionnement de l'un au moins des éléments consommateurs d'énergie. Le disjoncteur pourrait être agencé pour n'interrompre que partiellement la consommation électrique de l'installation, en ne faisant disjoncter que certains des éléments consommateurs d'énergie de l'installation. Enfin, dans la description qui précède, la mémoire 8 de mémorisation du seuil d'énergie consommable et le comparateur 9 sont situés du côté de io l'installation 20. On pourrait envisager de prévoir ces éléments du côté du central de communication 30. 9 2790146 REVENDICATIONS 1- Réseau de distribution d'énergie comprenant un central de communication (30), une pluralité d'installations (20) consommatrices d'énergie et, pour chacune de ces installations (20), des moyens (2) de mesure de l'énergie consommée et des moyens (7) de communication avec le central de communication (30), caractérisé par le fait qu'il est prévu, pour chaque installation (20), des moyens (8) de mémorisation d'un seuil d'énergie consommable, des moyens (9) de comparaison de l'énergie consommée et du seuil d'énergie consommable et des moyens (14) indicateurs de dépassement du seuil, commandés par les moyens de comparaison (9), permettant de diminuer la consommation d'énergie de l'installation, et le central de communication (30) et les moyens de communication (7) de chaque installation (20) sont agencés pour coopérer afin de moduler le seuil d'énergie consommable de l'installation (20), sur commande du central (30). 2- Réseau selon la revendication 1, dans lequel les moyens (8) de stockage du seuil d'énergie consommable de chaque installation sont du côté de ladite installation (20). 3- Réseau selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les moyens (9) de comparaison de l'énergie consommée et du seuil d'énergie consommable de chaque installation (20) sont du côté de ladite installation (20). 4- Réseau selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens indicateurs de dépassement du seuil d'énergie consommable comprennent des moyens d'indication sonore. - Réseau selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens indicateurs de dépassement du seuil d'énergie consommable comprennent des moyens d'indication visuelle. 6- Réseau selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens indicateurs de dépassement du seuil d'énergie consommable comprennent des moyens (14) d'interruption au moins partielle de la consommation d'énergie de l'installation. 2790146 7- Réseau selon la revendication 6, dans lequel il est prévu, pour chaque installation (20), un filtre (6) de simulation d'une inertie d'interruption de la consommation d'énergie. 8- Réseau selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel il est prévu, pour chaque installation (20), des moyens (10) de commande électrique des moyens d'interruption (14), commandés par les moyens de comparaison (9). io 9- Réseau selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel il est prévu, pour chaque installation (20), des moyens d'actionnement mécanique des moyens d'interruption, commandés par les moyens de comparaison. - Dispositif de contrôle de la consommation d'énergie d'une installation (20) consommatrice d'énergie du réseau de distribution de la revendication 1, comprenant des moyens (2) de mesure de l'énergie consommée par l'installation (20) et des moyens (7) de communication avec un central de communication distant (30), caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (8) de mémorisation d'un seuil d'énergie consommable, des moyens (9) de comparaison de l'énergie consommée et du seuil d'énergie consommable et des moyens d'actionnement (10), destinés à actionner des moyens (14) indicateurs d'un dépassement du seuil sur commande des moyens de comparaison (9), permettant de diminuer la consommation d'énergie de l'installation (20), les moyens de communication (7) étant agencés pour coopérer avec le central de communication (30) afin de moduler le seuil d'énergie consommable de l'installation (20), sur commande du central (30). 11- Dispositif selon la revendication 10, dans lequel il est prévu des moyens d'indication sonore de dépassement du seuil d'énergie consommable. 12- Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, dans lequel il est prévu des moyens d'indication visuelle de dépassement du seuil d'énergie consommable. 13- Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, dans lequel les moyens d'actionnement (10) sont agencés pour actionner des moyens (14) d'interruption au moins partielle de la consommation d'énergie. il 2790146 14- Dispositif selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel il est prévu un filtre (6) de simulation d'une inertie d'interruption de la consommation d'énergie. 15- Dispositif selon l'une des revendications 10 à 14, dans lequel il est prévu des moyens intégrateurs (3) pour intégrer dans le temps la puissance d'énergie consommée par l'installation (20).