INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans la configuration installée ici décrite, un plan perpendiculaire à la direction Z est horizontal et parallèle au plan P1, alors que la direction Z est orientée vers le haut. Le qualificatif « horizontal » utilisé dans la suite de l’exposé s’applique à tout élément contenu dans un plan perpendiculaire à la direction Z, en configuration installée de l‘armoire électrique 100. Les qualificatifs « gauche » et « droite » s’entendent suivant la direction X et les qualificatifs « avant » et « arrière » s’entendent suivant la direction Y.
L’armoire comprend une face avant F1 ou façade et une face arrière F2, opposées et perpendiculaires à la direction Y, une face inférieure F3 et une face supérieure F4, opposées et perpendiculaires à la direction Z, ainsi qu’une face de gauche F5 et une face de droite F6, opposées et perpendiculaires à la direction X. Ces faces F1 à F6 sont globalement planes et disposées en parallélépipède. Ces faces F1 à F6 constituent une enveloppe extérieure de l’armoire. La face F3 est disposée sur le plan P1.
Les câble d’alimentation 102 délivrent à l’armoire électrique 100 une alimentation électrique principale, de préférence d’une tension de 400V triphasée avec neutre, de préférence à une fréquence 50Hz. En variante, le câble d’alimentation 102 délivre un courant triphasé sans neutre, ou un courant monophasé.
Les charges électriques 104 sont préférentiellement des moteurs électriques, tels que des moteurs triphasés. Par exemple, le moteur électrique peut requérir une puissance électrique nominale entre 5 et 100 kW. En variante, tout ou partie des charges électriques 104 peuvent être d’autres types de machines électriques ou des réseaux de distribution d’électricité.
Comme visible à la , l’armoire électrique 100 comprend une colonne d’alimentation 106, au moins une colonne de distribution électrique 108 et au moins une colonne de raccordement 110. Les colonnes d’alimentation 106, de distribution 108 et de raccordement 110 sont juxtaposées selon la direction X.
Dans l’exemple représenté, l’armoire électrique 100 comprend une colonne de distribution électrique 108 et deux colonnes de raccordement 110, disposées de part et d’autre de la colonne de distribution électrique 108. En pratique, une colonne de raccordement 110 est toujours juxtaposée à une colonne de distribution électrique 108. Une colonne de distribution électrique 108 est toujours juxtaposée à une ou à deux colonnes de raccordement 110.
L’association d’une colonne de distribution électrique 108 et d’une ou de deux colonnes de raccordement 110 forme une colonne fonctionnelle. Lorsqu’une colonne fonctionnelle comprend deux colonnes de raccordement 110, ces deux colonnes sont situées respectivement de part et d’autre, à savoir à gauche et à droite de la colonne de distribution électrique 108. Lorsqu’une colonne fonctionnelle comprend une seule colonne de raccordement 110, cette colonne est située indifféremment, d’un côté ou de l’autre, à savoir à gauche ou à droite de la colonne de distribution électrique 108. Dans l’exemple illustré, l’armoire électrique 100 comprend une seule colonne fonctionnelle. En variante, l’armoire électrique comprend plusieurs colonnes fonctionnelles, juxtaposées selon la direction X.
La colonne d’alimentation 106 permet d’alimenter l’ensemble de l’armoire électrique 100 en énergie électrique à partir du câble d’alimentation 102. De préférence, la colonne d’alimentation est disposée à une extrémité longitudinale de l’armoire 100 suivant la direction X, comme dans l’exemple représenté, où la colonne d’alimentation est à gauche de l’armoire 100.
Comme visible à la , dans la colonne d’alimentation 106, chaque phase et le neutre du câble d’alimentation 102 sont raccordés à une entrée respective d’un appareil de protection 112, tel qu’un disjoncteur, appartenant à la colonne d’alimentation 106.
Dans l’exemple, la colonne d’alimentation 106 comprend également un jeu de barres d’alimentation 114, comprenant plusieurs barres d’alimentation 116, ici verticales. Chaque sortie de l’appareil de protection 112 est respectivement reliée à l’une des barres d’alimentation 116. Ainsi, dans l’exemple où l’armoire électrique 100 est alimentée en courant triphasé avec neutre, le jeu de barres 114 de la colonne 106 comprend quatre barres d’alimentation 116, correspondant aux trois phases et au neutre du courant d’alimentation.
Le jeu de barres d’alimentation 114 est raccordé à un jeu de barres d’alimentation 118. Le jeu de barres 118 comprend plusieurs barres d’alimentation 120, orientées parallèlement à la direction X et agencées à l’extrémité haute de l’armoire 100. Les barres 118 prolongent respectivement les barres 114. Le jeu de barres 118 permet d’alimenter chaque colonne de distribution électrique 108 de l’armoire 100.
Chaque colonne de distribution électrique 108 comprend un jeu de barres d’alimentation 122, avec plusieurs barres d’alimentation 124, qui dérivent respectivement des barres 120 du jeu de barres 118 pour alimenter la colonne 108. Les barres 124 sont ici verticales et alimentent la ou chaque colonne de raccordement 110 adjacente la colonne de distribution électrique 108 concernée.
En fonction de la puissance électrique à délivrer, les barres 116, 120 et 124 sont en matériau électriquement conducteur, par exemple en cuivre, et présentent par exemple une section comprise entre 250 et 3000 mm². On prévoit que les câbles d’alimentation 102 sont dimensionnées de la même façon.
L’appareil 112 et les barres 116, 120 et 124 constituent une alimentation électrique de puissance de l’armoire 100. L’appareil de protection 112, électriquement interposé entre les barres 116 et les câbles 102, permet donc de couper l’alimentation électrique de puissance de l’armoire 100, en cas de défaut électrique et/ou sur commande.
Chaque colonne de raccordement 110 permet le raccordement électrique d’une ou de plusieurs charges électriques 104 à l’armoire électrique 100 et permet de commander et/ou contrôler les charges électriques 104 qui y sont raccordées.
Les unités de contrôle-commande 138 ont pour fonction de commander des charges électriques 104 qui y sont raccordées. Cette commande comprend, par exemple, lorsque la charge électrique est un moteur, de piloter ce moteur, c’est-à-dire le démarrer, l’arrêter et éventuellement contrôler sa vitesse et/ou son couple. Selon un autre exemple, lorsque la charge électrique est un réseau de distribution, la commande comprend de délivrer la tension et l’intensité nécessaire au bon fonctionnement de ce réseau de distribution.
En outre, les unités de contrôle-commande 138 permettent également un contrôle, c’est-à-dire une surveillance des charges électriques 104 qui y sont raccordées. Ce contrôle consiste par exemple à mesurer des grandeurs électrique concernant l’alimentation électrique délivrée à la charge 104, par exemple concernant l’intensité du courant, la tension et/ou la fréquence, ou encore à récupérer des informations provenant de capteurs équipant les charges 104, ou placés à proximité des charges 104, tels que par exemple des capteurs de position, de vitesse de rotation et de température, ou encore des capteurs pour mesurer des grandeurs électriques, telles qu’une tension, une intensité ou une fréquence, reçue par les charges 104. Les informations sur la charge 104 issues du contrôle permettent avantageusement à l’unité 138 d’effectuer un pilotage de la charge 104, c’est-à-dire une commande tenant compte du contrôle.
Ainsi, chaque unité de contrôle-commande 138 peut avoir un rôle de raccordement d’une charge électrique 104, de commande de cette charge et de contrôle de cette charge. Toutefois, selon le type de charge électrique 104 raccordée à l’unité de contrôle-commande 138, cette unité 138 peut ne pas avoir de rôle de commande de cette charge, ou peut ne pas avoir de rôle de contrôle de la charge.
Les charges électriques 104 étant distantes de l’armoire 100, leur raccordement aux unités de contrôle-commande 138 s’effectue par l’intermédiaire de câbles de raccordement 139.
Dans le cas préférentiel où la charge 104 est un moteur électrique, l’unité 138 comprend avantageusement, pour commander et contrôler la charge électrique 104, au moins un contacteur, un relai de protection thermique, des capteurs de fonctionnement de l’unité 138, et des composants électroniques configurés pour collecter des signaux provenant de capteurs de fonctionnement de la charge électrique 104, disposés sur, ou à proximité de, la charge électrique 104, tels que par exemple des sondes de température ou des capteurs de vitesse.
Le relai de protection thermique est par exemple un relai électromécanique à bilame ou encore un relai électronique, qui a pour rôle de protéger la charge 104 alimentée par l’unité 138 d’éventuelles surcharges pouvant se produire notamment au démarrage, si la charge 104 est un moteur électrique. Les capteurs sont par exemple des capteurs de tension, mesurant la tension de l’alimentation électrique émanant de l’unité de protection 140.
Pour effectuer la commande de la charge 104, l’unité de contrôle-commande 138 embarque avantageusement des convertisseurs de puissance, des variateurs de fréquence, et/ou d’autre composants de conversion de l’alimentation électrique de puissance fournie par l’unité 140 en une alimentation électrique transformée, pour alimenter en puissance et commander la charge 104.
Comme visible à la , chaque colonne de raccordement 110 comprend avantageusement un bus informatique 142. Pour chaque colonne 110, le bus 142 relie le module de communication 134 à l’ensemble des modules 200, en particulier aux unités 138 et 140. Chaque unité de protection 140 et chaque unité de contrôle-commande 138 est donc connectée au module de communication 134 équipant la colonne 110.
Le bus informatique 142 se présente par exemple sous la forme d’un boîtier comprenant une carte électronique, c’est-à-dire un circuit imprimé, de forme allongée, disposée verticalement dans la colonne de raccordement 110. Cette carte électronique comporte des circuits électroniques, ou pistes, permettant la communication, c’est-à-dire l’échange de données, dans la colonne 110, par exemple selon le protocole Ethernet, entre le switch managé du module de communication 134 et les unités 138 et 140. Grâce au bus informatique 142, le module de communication 134 commande et contrôle chaque unité de protection 140 et chaque unité de contrôle-commande 138 de la colonne 110.
Le bus informatique 142 fournit également une alimentation électrique auxiliaire aux unités 138 de la colonne 110, en comportant par exemple des pistes d’alimentation électrique. L’alimentation électrique auxiliaire est avantageusement fournie par le module de communication 134, qui comprend par exemple un bloc d’alimentation ou plusieurs blocs d’alimentation redondants. Pour fournir cette alimentation électrique auxiliaire, on prévoit par exemple que l’armoire 100 est alimentée par une source externe d’alimentation électrique auxiliaire. En variante, on peut prévoir que l’armoire 100 dispose de moyens de conversion électrique, disposés par exemple dans la colonne 106, pour dériver l’alimentation électrique auxiliaire à partir de l’alimentation électrique de puissance, par exemple en aval de l’appareil 112. L’alimentation électrique auxiliaire est par exemple une tension électrique continue de 48V. En variante, la tension auxiliaire a une valeur différente, par exemple 12V, 24V, 110V en courant continu ou 110V en courant alternatif. En variante, l’alimentation électrique auxiliaire forme une alimentation multiple, en délivrant plusieurs tensions différentes destinées à différents systèmes équipant les unités 138 et 140.
En variante, le bus informatique 142 pourrait se présenter sous la forme d’un faisceau de câbles pour assurer la communication et l’alimentation électrique auxiliaire.
L’unité 138 comprend avantageusement une unité de commande électronique, par exemple sous la forme d’une carte électronique de commande. La carte électronique de commande est reliée au module de communication 134 de la colonne 110 via le bus 142. La carte électronique de commande permet de commander et contrôler les éléments foncitonnels de l’unité 138, à savoir le ou les contacteurs, le relai de protection thermique, les capteurs de fonctionnement, et les composants électroniques et/ou les convertisseurs. La carte électronique regroupe les informations provenant des capteurs de fonctionnement et les informations provenant des composants électroniques configurés pour collecter des signaux provenant des capteurs de fonctionnement de la charge électrique 104, avant de les analyser et de les transmettre au module de communication 134. En fonction de cette analyse des informations provenant des capteurs de fonctionnement du tiroir et de la charge électrique, la carte électronique peut adapter sa commande des éléments fonctionnels, par exemple en donnant l’ordre au contacteur d’interrompre l’alimentation de la charge électrique lorsqu’un capteur de fonctionnement remonte un dysfonctionnement de la charge électrique.
Ainsi, grâce aux éléments fonctionnels et à la carte électronique, chaque unité 138 alimente, commande et contrôle la charge électrique 104. Chaque unité 138 a donc simultanément un rôle d’alimentation, de commande et de contrôle de la charge électrique 104. La carte électronique et les éléments fonctionnels de l’unité 138 sont alimentés par l’alimentation électrique auxiliaire pour leur fonctionnement.
L’une des unités de protection 140 est représentée plus en détails aux figures 2 à 12.
L’unité de protection 140 comprend un boîtier 1. On définit un axe principal Y1, parallèle à la direction Y et fixe par rapport au boîtier 1. L’unité 140 est fixée à l’armoire par l’intermédiaire de son boîtier 1. Les unités de contrôle commande 138 et les charges 104 sont disposées hors du boîtier 1.
Par exemple, le boîtier 1 forme une face avant 11 ou façade et une face arrière 12, opposées et perpendiculaires à la direction Y et traversées par l’axe Y1. Le boîtier 1 forme aussi une face intérieure 13 et une face extérieure 14, opposées et parallèles à l’axe Z. Les faces 13 et 14 relient entre elles les faces 11 et 12. Le boîtier 1 forme enfin une face supérieure et une face inférieure, opposées et parallèles à la direction X, reliant entre elles les faces 11 et 12 parallèlement à la direction Y, et reliant entre elles les faces 13 et 14, parallèlement à la direction X. En configuration montée de l’unité 140, la face avant 11 est coplanaire avec la face F1 de l’armoire 100.
La représente schématiquement un système de localisation selon l’état de l’art, dans lequel peut être mise en œuvre une balise selon un mode de réalisation de l’invention ;
La décrit une balise IoT sécurisée selon un mode de réalisation de l’invention ;
La représente de manière schématique une transmission de données dans un mode de réalisation d’un système de localisation et d’échange de données selon l’invention ;
La représente de manière schématique une transmission de données dans un autre mode de réalisation d’un système de localisation et d’échange de données selon l’invention ;
La représente un exemple de trame utilisable sur la liaison courte portée pour les échanges entre nœuds et balises dans un système de localisation et d’échange de données selon l’invention ;
La représente un exemple de trame utilisable sur la liaison longue portée pour les échanges entre balises et passerelles dans un système de positionnement selon l’invention ;
La représente un mode de réalisation d’un système de localisation et d’échange de données selon l’invention, dans lequel les balises sont configurées pour relayer les transmissions.
La décrit une balise IoT sécurisée selon un mode de réalisation de l’invention. La balise sécurisée 200 est conçue pour être utilisée dans un système de localisation et d’échange de données comme par exemple celui de la , comprenant au moins un nœud (110, 111, 112), au moins une balise (120, 121, 122) configurée pour détecter et récupérer des informations du ou des nœuds et leur transmettre des informations, et pour les transmettre à au moins une passerelle (130, 131, 132) qui les relaye à un équipement de supervision 101, et recevoir des informations de la passerelle. L’équipement de supervision estime la position des nœuds à partir de la position des balises relayant le signal, géoréférencée lors du déploiement des balises sur le site. Avantageusement, cette position peut être affinée par une analyse du RSSI (sigle anglais pour Received Signal Strength Indication, ou indicateur de l’intensité du signal reçu) et/ou de « map matching ».
La balise sécurisée selon l’invention comprend : un premier moyen de communications 201 configuré pour communiquer avec le ou les nœuds en utilisant un lien de communications courte-portée, de type Bluetooth, Bluetooth Low Energy, Z-Wave, NFC, RFID ou autre, un second moyen de communications 202 configuré pour communiquer avec la ou les passerelles en utilisant un lien de communications de type Low Power Wide Area Network, par exemple de type LoRa, LoRa avec gestion des émissions tel que dans la demande EP 3.506.691 A1, LoRaWAN, Sigfox ou autre.
La balise sécurisée comprend également des moyens de calculs 210 configurés pour mettre en œuvre des fonctions de cryptage, d’intégrité, d’authentification et d’unicité des données échangées avec le ou les nœuds. Ces fonctions permettent d’assurer la sécurité des transmissions de bout en bout dans le système, ainsi que sa sécurité contre les attaques de type cyber.
Les moyens de calculs peuvent par exemple être un microprocesseur, un DSP (sigle anglais pour Digital Signal Processor , ou processeur de signal numérique), un FPGA (sigle anglais pour Field Programmable Gate Array , ou réseau de portes programmable), un ASIC (acronyme anglais pour Application- Specific Integrated Circuit , ou circuit intégré propre à une application), n’importe quelle association de ces moyens, ou n'importe quel composant matériel permettant d'exécuter les fonctions précitées.
Dans la suite de la description, les fonctions de cryptage, d’authentification, d’intégrité et d’unicité des données échangées sont décrites en regard des échanges de données entre nœuds et balises. Selon différents modes de réalisation, ces fonctions peuvent être également appliquées aux données échangées entre les balises et les passerelles, et/ou entre les passerelles et l’équipement de supervision.
La fonction de cryptage consiste à chiffrer les données échangées entre les nœuds et les balises à l’aide de deux clés de cryptage différentes : une première clé de cryptage dédiée au nœud concerné, utilisée pour chiffrer les données utiles échangées. Cette clé de cryptage n’est connue que de l’équipement de supervision et du nœud concerné et une deuxième clé de cryptage associée aux liaisons courtes portées, connue de l’ensemble des nœuds et balises, utilisée pour chiffrer des données de signalisation échangées sur la liaison courte portée. Les données de signalisation comprennent l’identifiant de l’équipement émetteur, et des données permettant de garantir l’unicité et l’intégrité des trames de données échangées.
L’algorithme de cryptage utilisé peut être un algorithme à clés symétriques ou asymétriques, permettant d’empêcher qu’un tiers non autorisé ne puisse interpréter les données transmises. De nombreux algorithmes de cryptage sont connus et standardisés, par exemple les algorithmes AES (en anglais Advanced Encryption Standard ), Blowfish, DES (en anglais Data Encrytion Standard ), etc. L’algorithme de cryptage utilisé peut différer entre les deux couches de cryptage.
Pour chaque branche basse tension BT et la branche moyenne tension HTA, les commandes de régulation comprennent un réglage de la tension de consigne au transformateur (Vref) si le transformateur dispose d’un tel réglage, et/ou un ajustement des puissances actives et/ou réactives en tous les nœuds commandables de ce réseau (P_i, Q_i), avec i l’indice d’un nœud.
Les valeurs des commandes de régulation sont déterminées par une résolution itérative du problème d’optimisation consistant à minimiser, pour chaque branche basse tension BT et la branche moyenne tension HTA, le maximum des écarts en valeur absolue entre la tension-cible Vcible(i) et la partie réelle de la tension au nœud i, real(V(i)), calculé sur l’ensemble des n nœuds du réseau, et en respectant : - Les équations de Kirchhoff qui établissent une relation non linéaire entre les valeurs des charges et des productions et les tensions, qui sont fonction des inconnues Vref et (P_i, Q_i), - Les domaines admissibles des puissances actives et réactives aux nœuds commandables , - les possibles valeurs de tension pouvant être imposées en certains nœuds, et pour les branches basse tension BT triphasées, les égalités à imposer aux variables de décision (P_i, Q_i) correspondant à des producteurs commandables opérant en triphasé.
Le problème d’optimisation n’est pas linéaire, du fait des équations de Kirchhoff. La résolution du problème d’optimisation est effectuée de manière itérative, dans laquelle à chaque itération, une linéarisation des équations de Kirchhoff est effectuée afin d’approximer le calcul des commandes de régulation comme solution du problème d’optimisation de la forme :
Où x désigne le vecteur inconnu des commandes de régulation qu’il s’agit de déterminer, cTx la fonction objectif et Ax<=b et Ex = f représentent l’ensemble des contraintes d’inégalités et d’égalités à respecter. La résolution d’un programme linéaire fait appel à des algorithmes connus et efficaces.
Dans le cas où toutes les commandes de régulation ne sont pas disponibles, par exemple si le réglage en charge n’est pas disponible, le sous-ensemble des commandes relève du même modèle. Pour ce faire les valeurs des variables correspondant aux commandes non disponibles sont fixées et optimisées par rapport aux autres variables.
Il est à noter que dans le cas d’une branche basse tension BT triphasée utilisant la matrice d'admittance YTP, la tension au nœud de référence (numéroté 1) n'a pas à être prise en compte dans le calcul de l'écart à la tension cible Vcible.
La fonction-objectif vise à garantir le respect des plages réglementaires des tensions en chaque nœud du réseau. La fonction-objectif proposée est le plus grand des écarts en valeur absolue entre la tension-cible Vcible(i) et la partie réelle de la tension au nœud i, real(V(i)), calculé sur l’ensemble des nœuds du réseau. Une telle fonction-objectif permet de rendre la solution aussi peu sensible que possible à des variations éventuelles des valeurs des puissances actives et réactives et garantir ainsi une certaine robustesse vis-à-vis des incertitudes sur les injections et les soutirages.
La prise en compte des lois de Kirchhoff est réalisée en procédant à une approximation linéaire de la relation entre les tensions et les puissances injectées. Diverses approximations linéaires existent (par exemple, l’approximation de la partie réelle du vecteur des tensions par une fonction linéaire des composantes réelles et des composantes imaginaires des puissances injectées).
Toute technique appropriée de linéarisation des équations de Kirchhoff permet de les réécrire sous la forme de contraintes linéaires du type :
Kx = S
L’initialisation, se fait en choisissant la tension cible comme point de linéarisations des équations de Kirchhoff, entre la tension cible des branches basse tension BT ou la tension cible de la branche moyenne tension HTA, selon que les commandes sont calculées pour une branche basse tension BT ou pour la branche moyenne tension HTA.
Pour la construction du programme linéaire, plusieurs contraintes sont à prendre en compte.
Une contrainte correspond aux domaines admissibles des puissances actives et réactives aux nœuds commandables, qui sont des données fixes obtenues à l’étape S30.
A chaque nœud commandable, l’ajustement des valeurs des puissances actives et réactives est à réaliser dans un domaine propre à l’équipement installé au nœud considéré.
Le premier cas de figure est celui dans lequel le domaine d’ajustement des puissances actives et réactives est convexe. Ce domaine est décrit par un polyèdre de R 2 (domaine convexe de dans lequel il est possible de choisir le couple des puissances actives et réactives (P_i,Q_i). Cette contrainte est de type :