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LE CONTRÔLE-COMMANDE DES POSTES
Jérôme Hostein
Training and Maintenance Manager – SAS Montpellier
Expert DCS

Journée d’études SEE – Lille 2010 2
Du conventionnel au contrôle-
commande numérique

Relais de protection électromécanique ou analogique
statique non communicants
Séparation des protections et du contrôle-commande de
poste
OU
Le contrôle-commande
conventionnel
Présentation

Inconvénients
- Câblage important (Relais - Organes de
coupures)
- Pas de communication avec les relais de
protections
- Importance du personnel
• Maintenance périodique
• Surveillance du poste
• Détection d’erreur, analyse de défaut
- Synoptique peu convivial
- Encombrement des équipements (14U)
- Nombre de relais de protection
Avantage
+ Coût faible
Présentation

Protections numériques
- Multifonctions
• Protection (courant, tension, thermique …)
• Perturbographie
- Autocontrôles cycliques
- Communication (différents protocoles)
• MODBUS
• Courrier
Le Contrôle-Commande
Numérique
• VDEW
• IEC 61850
Présentation
Consignateur d’état - Calculateur
- Numérisation des données électriques
Les équipements numériques permettent d’avoir une approche
Système.

Le système de contrôle commande numérique
(SCCN)
- du matériel communicant
• Relais de protection
• Calculateurs
• Ordinateurs
• Bus de communication
Utilisant la technologie numérique
- Puissance de traitement (microprocesseur)
- Capacité mémoire (vive et sauvegardée)
- Réseaux de communication
- Équipements multifonctions
- Autotest cyclique
- des logiciels
• Interface Opérateur
• Configuration
• Outils de maintenance
Présentation
Le SCCN permet d’accéder à distance aux événements, aux
commandes et aux paramètres et permet d’assurer des
fonctions supplémentaires au niveau de tout le POSTE.

Avantages du CCN numérique
+ Personnalisation de l’interface de supervision en fonction des
besoins de l’utilisateur
+ Augmentation des capacités de traitement et de stockage de
l'information (événements, perturbographie, réglages, …)
+ Présentation sélective des informations permettant une prise
de décision rapide
+ Les équipements assurent plusieurs fonctions et sont
autonomes
+ Communication sous différents protocoles IEC, interopérabilité
+ Amélioration de la disponibilité de l’installation
+ Intégration de séquences automatisées
+ Réduction du matériel dans la salle de contrôle et des coûts de
câblage
+ Réduction du personnel d’exploitation et d’intervention
Inconvénients
- Investissement plus lourd
- Formation du personnel
- Dépendance du client vis a vis de son fournisseur
Présentation

Transport Distribution Usines et bâtiments Industries Trains / Métro
depuis la THT HT MT jusqu ’à la BT
APPLICATIONS
POUR QUELLES
APPLICATIONS ?
Besoin

DCS
Ethernet/Protocole standardisé
IEC 61850
Aujourd’hu
i
Supervision / Protection
Automatismes rapides
Ingénierie standardisée
RTU
Années
80
Supervision
Contrôle simple
SCADA
DCS
Ethernet/Protocole propriétaire
ou
type 103, MODBUS
Années
90
Supervision
Protection
Automatismes
lents
SCADA
Solutions

Les fonctions de base d’un système de
contrôle-commande numérique

Acquisition et traitement informatisé des données du
procédé
Datation à la source
- Permettre une datation précise et commune à tout le
système
- Synchronisation de chaque équipement avec une précision
de 1ms
Emettre les informations de sortie pour les fonctions :
- d’exploitation (conduite locale, téléconduite, maintenance,
analyse d’incident électrotechnique, accès distant)
- de protections et automates.
Les informations à traiter peuvent être de type :
- logiques (entrées Tout ou Rien),
- analogiques à boucle de courant (télémesures)
- numériques (données reçues par la communication)
- grandeurs analogiques tension et courant
MISSIONS
PRINCIPALES
Fonctions de base

Protéger le réseau électrique le plus
intelligemment possible en agissant
sur le disjoncteur associé
- Coupure minimum
- Enregistrement des défauts
- Reprise de service …
- Délestage/ Relestage
C’est le rôle des relais de
protections
PROTEGER
X
Disjoncteur
Fonctions de base

Agir sur les organes de coupures ou les prises
transformateurs à l’aide de commandes
- locales (depuis le calculateur)
- depuis le Poste Opérateur
- depuis la Supervision distante
CONTROLER
Commandes Sécurisées
- habilitation du point de conduite,
mot de passe, autocontrôles, inter-
verrouillages, ...
Fonctions de base
Permettre d’agir sur le procédé (via les
calculateurs et/ou les IED) tout en respectant les
« sécurités » client

Supervision du procédé électrique
- Visualiser l’état des organes de
coupures
- Affichage des mesures temps réel
SUPERVISER
Fonctions de base
Représenter le procédé électrique conformément
aux besoins du client
Permettre le diagnostic rapide d’une défaillance d’un
équipement du système par un jeux de couleur intuitif
Supervision Système
- Vue dédiée à l’état de
fonctionnement des éléments du
système

Les nouvelles fonctionnalités du
système de contrôle-commande
numérique

Redondance du calculateur de tranche
Redondance de Poste Opérateur
Stockage des données
Conserver une supervision totale de la tranche
même en cas de défaillance d’un calculateur
ARCHITECTURES
RESEAUX
Autres fonctions
Conserver une supervision totale du système même en cas de défaillance
d’un poste opérateur et sécuriser les données archivées

Différentes architectures basées sur le protocole
IEC61850
Architecture simple :
en cas de défaut sur le Switch
Ethernet on perd la
communication avec tous les
calculateurs
calculateur
La solution la plus répandue :
protégé contre une rupture de
communication
bon rapport qualité prix
(économie du Switch Ethernet)
Interface Opérateur
Étoile
Switch
Architecture la plus sûre car
elle tolère davantage de
défaillance (excepté la perte
simultanée des 2 Switch)
Anneau
Double étoile
Switch
A
Switch
B
Autres fonctions

FONCTIONS INTEGREES
Autres fonctions
Fonctions Ré-enclenchement
- Permettre d’effectuer un ré-enclenchement automatique
après un défaut en définissant les paramètres adaptés
Fonction Vérification de Synchronisme
- Permettre le couplage sécurisé de 2 réseaux en vérifiant que
les conditions de synchronismes sont compatibles
Fonction Régulation de tension
- Permettre de réguler la tension pour compenser les fluctuations
de charge du réseau
Même si le calculateur peut remplacer certaines fonctions des
« relais », il reste préférable de séparer la partie protection de
la partie contrôle pour garantir la protection du réseau en cas
de défaillance calculateur.

AUTOMATISMES
Utiliser des automatismes séquentiels pour effectuer des actions
sécurisées n’impliquant l’opérateur que lors du démarrage/arrêt
de la séquence
Utilisation de la logique séquentiel (PLC) de type
GRAFCET suivant la norme IEC1131-3 pour :
- Séquences de commandes particulières
- Transfert de jeux de barres
Autres fonctions
Utilisation de la logique booléenne (PSL) via les portes logiques
classiques (dont les bascules RS) pour :
- les équations d’inter verrouillage
- les automatismes répartis (RABBIT, Restauration automatique du
réseau)
- l’automatisme de poste « classique »
Utiliser des automatismes répartis très rapides
et sécuriser le passage de commande

Intégration du système de contrôle-
commande numérique dans un Poste

Poste neuf (intégrer dès la phase étude du Projet)
Remplacement d’un système obsolète (ingénierie et tests
réduits)
Rénovation d’un poste en filerie conventionnelle
- solution adaptée à toutes les topologies de postes
- s’intègre facilement aux paliers techniques existants
- migration progressive en conservant les données du
conventionnel sur le synoptique et la partie migrée sur le
Poste Opérateur ; donne la possibilité de rénover tout ou
partie de l’installation
- Temps de coupure réduit
- Intégration de nouvelles protections, de nouveaux
protocoles
La rénovation va se faire pas-à-pas sans stopper l’ensemble du
poste
Intégration

Conclusion

Avantage pour le client
- Priorité donnée à la disponibilité de l’installation
- Réduction des pannes et meilleur niveau de fiabilité
- Plus de fonctionnalités
- Maintenance simplifiée par les autocontrôles permanents
- Bénéfice d’une nouvelle technologie
- Système flexible qui permet d’intégrer plus facilement les
évolutions
- Remplacement des équipements devenus difficiles à
maintenir et réduction des coûts d’entretien
Conclusion
La migration vers ces nouvelles technologies améliore la
disponibilité de vos équipements, stabilise votre installation et
vous permet d’être prêt pour les extensions futures.

Exemples d’applications
Délestage fréquencemétrique
Restauration Automatique du Réseau
Reconfiguration Automatique de Boucles

Délestage dynamique 90kV
30kV
Départ1 Départ2 Départ3 Départ4
Fréquence
RJ45
P139
P923
Calculateur
IHM
RS485
Câblé
Délestage

f1 f2 f3 f4 NO
Départ1 X
Départ2 X
Départ3 X
Départ4 X
Etape 1 :
- Au niveau de l’IHM, l’opérateur rempli la matrice de
délestage définissant pour quelle valeur de fréquence,
chaque départ doit être délesté
- La matrice de délestage n’est pas figée = dynamique
- La matrice de délestage est envoyé à chaque modification
au calculateur (via le réseau Ethernet)
- Le calculateur transmet à chaque P139, les informations
de la « colonne associée »
Délestage Fréquencemétrique -
Principe
Etape 2 :
- La P923, dont les 4 seuils de fréquence sont câblés sur
chaque P139, ferme ses contacts de sortie dès lors que
le seuil de fréquence est atteint (f1, f2, f3 f4)
Délestage

30kV
Départ 1 Départ 2 Départ 3 Départ 4
RJ45
P139
P923
Etape 3 :
- Dès que la P139 détecte que la valeur de fréquence reçue de
la P923 devient identique à la valeur définie dans la matrice, le
relais ouvre le disjoncteur associé pour délester le départ
U
f
Matrice
Matrice
Départ 4 : si F = f2 ; décl.
f1 f2 f3 f4 NO
Départ1 X
Départ2 X
Départ3 X
Départ4 X
f2
Délestage

Restauration automatique du réseau
- IHM utilisateur :
APR
(APR : Automatic Power Restoration)

Restauration automatique du réseau - Modélisation
33kV
11kV
33kV
11kV
3,3kV 415V
APR

Etape 1 :
- Dès que le SCCN détecte l’ouverture des 2 DJs 33kV,
chaque calculateur mémorise l’états des DJs, qui lui sont
associés, 2s avant la détection de ce « black-out».
33kV
11kV 11kV
Si les 2 DJ sont
ouverts,
mémorisation
de l’état de tous
les DJ de la
sous station
Restauration automatique du réseau – Principe
APR

Etape 2 :
- Le SCCN envoi une séquence d’ordres d’ouverture pour
tous les DJ (un par un via chaque calculateur).
- Si l’ouverture d’un DJ échoue, une alarme est
immédiatement affichée sur l’IHM mais la séquence
continue
Etape 3 :
- Après la résolution du problème, un des deux DJ 33kV (au
moins) est fermé par l’exploitant
- En appuyant sur le bouton au niveau de l’IHM, l’exploitant
active la séquence de « restauration automatique de la
puissance »
APR

Etape4 :
- Le SCCN envoi automatiquement des ordres de fermeture
aux DJ dont l’état, avant détection du “black-out”, était fermé.
- A la fin de la séquence, la situation avant “black-out” est
restitué.
Démarrage
de l’APR
Ordres de
fermeture
APR

RABBIT :
- Reconfiguration
- Automatique et
- Basculement des
- Boucles
- Industrielles
- Tertiaires
RABBIT
Reconfiguration automatique de boucle
But :
- Reconfigurer rapidement pour limiter les temps de coupures
de l’installation 500ms.
- Solution économique pour pallier aux problèmes de sélectivité
• Ex : Icc n’est pas suffisant pour faire fondre les fusibles

RABBIT
Reconfiguration automatique de boucle – Schéma
M
POSTE DE LIVRAISON
POSTE A
POSTE B
POSTE C
POSTE D
DEPART 1 DEPART 2
M
M
M
M
M
M
M

Conditions initiales :
- Le poste de livraison alimente les départs 1 2
• Le départ 1 alimente les postes A B
• Le départ 2 alimente les postes C D
- La boucle dispose d’un point normal d’ouverture
RABBIT
RABBIT – Comment ça marche ?
Etape 1 :
- Un défaut apparaît entre les postes A et B
- Les relais concernés par le défaut mesurent une augmentation
du courant et la transmettent au calculateur de tranche
= le SCCN connaît la « zone de défaut »
- La protection du départ 1 déclenche = le défaut n’est plus
alimenté

POINT NORMAL D’OUVERTURE DE
LA BOUCLE
DEFAUT
DECLENCHEMENT
du DJ
LE DEFAUT EST
VU PAR
RABBIT
M
POSTE DE LIVRAISON
POSTE A
POSTE B
POSTE C
POSTE D
DEPART 1 DEPART 2
M
M
M
M
M
M
M

Etape 2 :
- Isolement de « la zone de défaut » par l’ouverture
automatique des sectionneurs motorisés depuis le calculateur
de tranche
(création d’un second point d’ouverture de la boucle)
- Délestage éventuel des transformateurs poste A et B
- Fermeture automatique du point normal d’ouverture pour
alimenter le poste B depuis le départ 2
RABBIT
Etape 3 :
- Fermeture automatique du disjoncteur du départ 1 par le
calculateur de tranche associé
- Relestage éventuel des transformateurs poste A et B
- Tous les postes sont à nouveau alimentés

ISOLEMENT DU DEFAUT PAR
OUVERTURE:
FERMETURE AUTOMATIQUE DE CE POINT
POUR ALIMENTER LE POSTE B
ZONE D’OUVERTURE DE LA BOUCLE
RABBIT
M
POSTE DE LIVRAISON
POSTE A
POSTE B
POSTE C
POSTE D
DEPART 1 DEPART 2
M
M
M
M
M
M
M
Délestage éventuel des
transformateurs

RABBIT
M
POSTE DE LIVRAISON
POSTE A
POSTE B
POSTE C
POSTE D
DEPART 1 DEPART 2
M
M
M
M
M
M
M
REFERMETURE DU DEPART
ZONE D’OUVERTURE DE LA BOUCLE
Rélestage des
transformateurs

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