FR2989533A1 - Optimisation d'un systeme de gestion d'effacement diffus - Google Patents

Abstract

Système de gestion de la consommation électrique, caractérisé en ce qu'il comprend : Des moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation ; Une pluralité d'unités réceptrices (UR), chacune connectée à une charge d'alimentation dédiée, ladite unité réceptrice étant apte à réceptionner au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge d'alimentation ; Une pluralité d'unités réceptrices avancées (URA) comprenant en outre un enregistreur de données permettant l'enregistrement de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation reçues ; ladite pluralité d'unités réceptrices avancées (URA) étant apte à transmettre lesdites données enregistrées ;

Description

OPTIMISATION D'UN SYSTÈME DE GESTION D'EFFACEMENT DIFFUS 1 DOMAINE DE L'INVENTION L'électricité n'est pas facilement stockable. L'offre doit, par conséquent, être équilibrée en permanence avec la demande sur des temps caractéristiques inférieurs à la minute. De plus, la consommation électrique n'est pas uniforme au cours de la journée. La nuit, la consommation électrique est très basse, alors qu'elle progresse rapidement au cours de la journée formant généralement un pic entre 16h et 20h. L'intensité du pic dépend des conditions climatiques et de facteurs extérieurs. L'opérateur d'un réseau électrique (RTE en France par exemple) doit veiller à ce que la production injectée sur le réseau soit en permanence ajustée à la consommation. Le non respect de cet équilibre peut, dans le pire des cas, aboutir à une panne de courant généralisée ou « black out ». Pour éviter cette situation catastrophique, l'opérateur de réseau optimise la production d'électricité alors que d'importantes fluctuations de la demande, à l'échelle de la journée ou de l'année, peuvent être observées. Si l'offre doit être capable de répondre à ces fluctuations de la demande, les temps caractéristiques d'évolution ne sont pas les mêmes que ceux de la demande : ainsi, dans certaines régions, la consommation d'électricité peut augmenter de 50 % en deux heures, alors que l'activation d'une unité de production telle que par exemple une centrale nucléaire requiert plusieurs jours.

Un pic de consommation qui coûte cher : Parce qu'il faut construire des centrales d'appoint onéreuses pour compenser la surconsommation, les pics électriques coûtent très cher aux opérateurs électriques qui répercutent le prix sur les utilisateurs. Ceci est accentué par l'augmentation de l'intensité des pics dans le secteur résidentiel comme dans le secteur commercial.

En cas de pic de demande, l'opérateur de réseau peut donc, soit activer des centrales thermiques (polluantes), soit importer de l'électricité (coûteux), soit procéder à des actions d'effacement, à savoir couper durant un court laps de temps la consommation d'électricité pour lisser la courbe de charge. L'effacement simple s'adresse aux sites industriels ou à de gros consommateurs d'électricité. L'effacement diffus est un type d'effacement qui cible une grande quantité d'appareils de petits consommateurs d'électricité. La présente invention est relative au dispositif d'effacement diffus.

Nécessité de surveiller et prévenir sur un maillage fin : L'expérience montre que l'origine d'un incident de grande ampleur sur les réseaux électriques est toujours caractérisée par quelques phases typiques de fonctionnement liées à quatre phénomènes qui, indépendamment de leurs causes initiales, se succèdent ou se conjuguent tout au long de l'incident. Ces phénomènes sont : les surcharges en cascade, l'écroulement de tension, l'écroulement de fréquence et la rupture de synchronisme. Parmi ces phénomènes, deux sont particulièrement liés au déséquilibre de l'offre et de la demande et se doivent d'être particulièrement surveillés et prévenus : l'écroulement de tension et l'écroulement de fréquence. L'opérateur de réseau doit donc disposer de moyens qui permettent de détecter les écarts des grandeurs (fréquence, tension, courant... ) qui sont caractéristiques du bon fonctionnement du système électrique, et de déclencher les actions appropriées manuelles ou automatiques - lorsque c'est nécessaire. De plus, lors des prémisses d'une panne, il faut procéder à des actions exceptionnelles pour enrayer l'écroulement, quitte à devoir perdre une partie du réseau ou de la consommation, faute de quoi on risque de perdre la totalité du réseau (ainsi, le 4 novembre 2006, la totalité du réseau européen aurait pu être perdue si la chute de fréquence s'était prolongée quelques secondes de plus, et seul le délestage fréquence métrique automatique a sauvé la situation). Ces mesures doivent être extrêmement rapides ; c'est pourquoi le recours aux actions humaines ne suffit pas, et il faut s'appuyer sur des dispositifs automatiques. Il est souhaitable de pouvoir disposer d'outils de surveillance et d'action sur un maillage le plus fin possible du réseau électrique (un quartier résidentiel par exemple), car plus un phénomène se propage plus il est difficile à endiguer et plus son impact est important. Or ce maillage fin est souvent onéreux ou trop complexe à mettre en oeuvre dans la plupart des réseaux électriques. La présente invention est aussi relative au dispositif permettant la surveillance et la prévention de black out d'un réseau électrique. 2 SOLUTIONS DE L'ART ANTÉRIEUR Les systèmes existants qui permettent le contrôle et la gestion de l'équilibre offre-demande de puissance par effacement diffus sont principalement des systèmes basés sur des communications bidirectionnelles. Les paragraphes suivants décrivent les limitations et coût supplémentaires induits par les systèmes actuels les plus communs. 2.1 Systèmes de communication bidirectionnels La plupart des systèmes avancés de gestion de la demande repose sur des systèmes de communication bidirectionnels, où tous les acteurs de la chaîne énergétique (de la production à la consommation) sont reliés entre eux à travers un réseau intelligent tel qu'illustré sur la Fig. 1. Le détail de ce réseau au niveau résidentiel est détaillé sur la figure 2. Un système de communication bidirectionnel établit des voies de 20 communication directes ou indirectes entre le système de contrôle et de commande de l'opérateur du réseau électrique et les unités de mesure et/ou de régulation situées dans les locaux de l'utilisateur final. Cette approche emploie plusieurs technologies dont des compteurs électriques intelligents ou smart meters. Elle constitue l'une des principales composantes d'un 25 futur réseau intelligent ou smart grid permettant en autre de généraliser l'effacement diffus. Ces voies de communication sont bidirectionnelles d'où le terme de « système de communication bidirectionnel ».

Les principaux désavantages et défauts de ces actuels et futurs smart grid sont : a- Pour l'opérateur du système Vulnérabilité face à des cyber-attaques et aux défaillances informatiques Un réseau intelligent étant un système de systèmes dont la complexité peut devenir très élevée, le risque d'introduire de nouvelles fragilités est bien présent. En particulier, la mise en place d'un réseau reposant plus largement sur les NTIC suscite de nombreuses inquiétudes quant à sa vulnérabilité face à des attaques terroristes ou à des défaillances informatiques. Par sa structure basée sur des technologies NTIC, un tel réseau s'expose à des défaillances et des attaques par un nombre de point d'entrés quasi infini. Accroissement des risques de black out La mise en réseaux totale par l'intensification des interactions entre les centres nationaux et même internationaux de gestion de réseaux, augmentent les risques de black out généralisé. Ainsi une défaillance dans l'exécution d'un ordre peut se propager en parallèle du réseau électrique sur ce réseau smart grid. b- Pour le consommateur Protection de la vie privée L'emploi des NTIC dans un réseau bidirectionnel soulève de nombreuses questions liées à la protection de la vie privée des consommateurs. Utilisées à mauvais escient, les données générées par ces appareils et leurs accessibilités sont susceptibles de violer la vie privée des consommateurs, en permettant par exemple de déterminer le mode de vie d'un individu, ou encore connaître les appareils utilisés au quotidien et déduire la manière dont ils sont utilisés. Autant d'informations qui, une fois rassemblées et analysées, peuvent être détournées à des fins diverses, rendant les consommateurs vulnérables à divers intérêts : commerciaux, criminels ou encore policiers... Cet aspect peut être à l'origine du refus par le consommateur de la mise en place d'un tel système. 2.2 Critères de Coût - Coût supplémentaire d'un système bidirectionnel Le choix d'une technologie pour la mise en en place d'un système permettant l'effacement diffus, la surveillance et la prévention de black out d'un réseau électrique est principalement lié à son coût.

Ces coûts sont généralement : les coûts de déploiement et d'installation. On peut citer par exemple, la nécessité d'installer une boite supplémentaire ou un concentrateur pour disposer d'un point d'accès chez chaque consommateur (Compteur intelligent, boite ADSL pour un système basé sur IP, etc.), les coûts récurrents d'abonnement selon le choix de la technologie déployée (abonnement ADSL ou téléphonique par exemple), le coût de maintenance, le coût supplémentaire pour atteindre l'appareil cible du foyer. A ces coûts s'ajoutent, pour un réseau de type smart grid, un coût d'opération supplémentaire important afin d'assurer à la fois sa propre protection mais aussi celle du consommateur. 2.3 Efficacité Énergétique Il est particulièrement important pour un système d'effacement d'être efficace énergétiquement. On peut définir cette efficacité énergétique par le rapport entre la 20 puissance effacée sur la puissance consommée pour mettre en oeuvre cet effacement. Dans le cas de l'effacement diffus, plus cette efficacité est grande plus le parc d'objets cibles peut être vaste et donc le bénéfice pour le gestionnaire de réseau important. Les systèmes d'effacement résidentiel actuels ont en moyenne une puissance 25 de mise en oeuvre d'effacement de l'ordre de 12 Watt et une puissance consommée en mode veille (attente d'un ordre d'effacement) de 10 Watt. Le brevet EP 1 548 451 décrit un système pour la lecture à distance et la gestion de la consommation d'énergie électrique. Ce système est conçu pour garantir un fonctionnement ininterrompu du réseau, en tenant compte du risque de black-out en raison de la surconsommation. À cette fin, le système fournit les moyens de modifier les données transmises à un compteur électrique afin de réduire localement et temporairement la consommation d'énergie de tous les dispositifs associés à ce compteur électrique. La capacité de traitement (c.-à-d. l'intelligence) du système ne se concentre pas sur un serveur central, mais est répartie entre le serveur central, le concentrateur (qui est en réalité un serveur local de gestion d'une pluralité de compteurs d'électricité dans une zone géographique spécifique) et les compteurs d'électricité. Toutefois, ce système : - ne fournit pas la possibilité de moduler avec précision la consommation électrique d'un ensemble spécifique de l'équipement électrique situé chez le consommateur au-delà et indépendamment du compteur d'électricité, - dispose de systèmes de communication bidirectionnelle non seulement entre le serveur central et le concentrateur, mais aussi entre le serveur local et les compteurs d'électricité, - ne fournit pas de moyens de contrôler la stabilité de fréquence ou les variations de tensions dans le réseau électrique. Le brevet FR 0606994 se rapporte à une méthode de gestion en temps réel et à la modulation de la consommation d'électricité d'un ensemble de consommateurs selon les étapes suivantes: La mesure en temps réel de la consommation d'électricité de plusieurs ensembles d'équipements électriques destinés à être contrôlés, situés dans les locaux d'un consommateur. La mesure de la consommation de ces équipements est effectuée au moyen d'une unité de régulation électrique située sur les lieux du consommateur. La transmission à un serveur central par les dites unités de mesure de consommation et cela à travers l'infrastructure de communication existante.

Cette infrastructure est soit filaire (ADSL, PowerLine Communication, etc.) ou sans fil (GPRS / DECT / WiFi ). La communication entre le serveur central et l'unité de mesure / régulation située dans les locaux de l'utilisateur est bidirectionnelle.

Si dans un environnement global et à un moment donné on indique qu'une puissance totale donnée devrait être enlevée, le serveur envoie de manière sélective à certaines de ces unités l'ordre de couper temporairement la fourniture d'électricité à l'équipement électrique. La réception et l'exécution par ces unités de l'ordre envoyé par le dit serveur.

Toutefois, ce système, qui repose sur une communication bidirectionnelle, sur des mesures en temps réel et sur un équilibre constant entre l'offre et la demande, a sa capacité de traitement (c.-à-d. l'intelligence du système) concentrée dans le serveur central et l'ensemble du système n'est pas énergiquement efficace pour les raisons suivantes : - La quantité de données et les trafics sur la liaison montante associée (de plusieurs unités électriques, à une unité de régulation individuelle électrique au serveur central) et la liaison descendante sont très conséquents. Le fort trafic de données nécessite l'utilisation de modems de communication gourmands en énergie. En conséquence, la gestion temps réel et la modulation de la consommation d'électricité d'un ensemble de consommateurs n'est pas efficace énergiquement et demandera une puissance électrique substantielle pour fonctionner correctement. Cette puissance est fournie par le réseau lui-même et doit être soustraite de la puissance réellement effacée. Les exigences dues au débit nécessaire pour le trafic de données ont un impact sur le coût global du système proposé, car il repose sur une technologie, une liaison ADSL par exemple, onéreuse. L'équilibre en temps réel et en continu de la consommation d'énergie par rapport à la production signifie que chaque unité de régulation individuelle du système est en fonctionnement 24 heures par jour, et donc consomme toute la journée. Considérant le nombre d'unités de régulation électrique individuelles, la puissance totale utilisée par le système lui-même commence à être non-négligeable.

Il ne fournit pas de moyens pour suivre la stabilité de fréquence dans le réseau électrique. En outre, l'utilisation des réseaux câblé et sans fil existants comme canal de communication entre le serveur central et chaque unité de régulation individuelle électrique chez le consommateur n'est pas gratuite, car ils demandent toujours un abonnement soit à un fournisseur IP ou à un opérateur cellulaire. La demande de brevet US2006/0259199 décrit une gestion automatique de la demande de biens non durables comme l'énergie électrique, le gaz, l'énergie thermique et l'eau courante. Il consiste en un réseau bidirectionnel entre un fournisseur et de nombreux utilisateurs finaux. La gestion de l'ajustement de l'équilibre offre-demande en énergie électrique est automatisée en utilisant un fournisseur de radiodiffusion de radio commerciale avec un accès instantané aux utilisateurs finaux utilisant l'infrastructure de communication existante. La voie de communication descendante, reliant le prestataire de services à l'utilisateur final est sécurisée et elle utilise le protocole existant compatible avec un fournisseur de radiodiffusion commerciale en utilisant par exemple des signaux de type RDS / BRD, les technologies DAB ou technologies de l'internet. La voie de retour de communication peut être celle utilisée pour la lecture automatique des compteurs électriques, avec un protocole de transmission sécurisé existant compatible avec les technologies internet. Le système bidirectionnel décrit est un système hybride en ce qu'il utilise des technologies différentes dans chaque chemin (envoie descendante et en voie de retour, montante) du flux d'information du système.

Toutefois, ce système: - utilise exclusivement un lien bidirectionnel, chaque utilisateur étant connecté à une voie de retour, - ne fournit pas de moyens pour suivre la stabilité de fréquence et les variations de tension du réseau électrique, ne décrit pas de mécanisme de délestage automatique en cas d'anomalie sectorielle. 3 RÉSUMÉ DE L'INVENTION - AVANCÉE PAR RAPPORT À L'ÉTAT DE L'ART Le système de gestion de l'équilibre offre-demande proposé repose sur les principes suivants qui le différencient des solutions existantes : Le système est basé sur la modélisation statistique de l'effacement réalisé. La précision du modèle est affinée par une collecte des données enregistrées des URAs dont le nombre et lieux d'installation sont limités. Il ne nécessite pas de mesure temps réel chez chaque utilisateur-consommateur. Cela réduit le coût des infrastructures et protège la vie privée des consommateurs. L'utilisation intelligente de la notion de groupe logique dans la gestion du système apporte une grande flexibilité et permet de limiter le flux de données nécessaire et donc de s'appuyer sur un système de communication faible débit. Il est basé sur une communication semi-unidirectionnelle avec des points de réception sécurisés intelligemment distribués. Cette approche, combinée avec le concept de groupe logique, permet de réduire considérablement la nécessité et la complexité d'une voie de retour. - Le système de communication unidirectionnel utilise une technologie de diffusion mature et faible coût de radio diffusion ou de télédiffusion. Ces signaux radio ou télé diffusés, sécurisés et le choix des fréquences permettant de couvrir un grand nombre d'unités de réception simultanément conduit à un système de gestion de l'effacement d'ultra-faible puissance. Il permet ainsi de réaliser un système de grande efficacité énergétique. Le système fournit des moyens d'anticiper une défaillance dans le réseau électrique en surveillant l'instabilité de la fréquence électrique ou les variations de tensions avec précision grâce à des outils de synchronisation. Il permet de prévenir et de confiner d'éventuelles défaillances du réseau électrique en éteignant les appareils connectés suite à l'exploitation automatique de ces mesures. Chaque récepteur et appareil connecté peut être commandé directement sans nécessiter de connexion à travers un point d'accès ou le compteur électrique. Les unités réceptrices sont simples d'installation et peuvent être directement intégrées dans les appareils cibles, indépendamment de l'usager. Ainsi, à la différence des méthodes de l'art antérieur l'invention permet, du point de vue du fournisseur d'électricité : - D'accroître l'utilisation et l'efficacité du système d'alimentation électrique, - De minimiser les coûts des systèmes de transport ou de distribution, - De minimiser les coûts des systèmes de productions électriques par la non nécessité de disposer de capacité de génération sur-dimensionnée pour gérer les pics de consommation, - De réduire les gaz à effet de serre et les effets polluants liés au dispositif traditionnel d'ajustement. Du point de vue du prestataire chargé de la surveillance et de la prévention, l'invention offre la possibilité de : - permettre la surveillance de paramètres du réseau électriques tels que l'écart de tension et de fréquence ; - permettre cette surveillance au niveau d'un maillage fin et cela à faible coût ; - prévenir les risques de défaillances électriques par des actions correctrices automatiques ou commandées ; - contenir géographiquement et éviter la propagation de défaillances électriques lorsqu'elles surviennent. L'invention est une amélioration par rapport aux techniques antérieures car elle n'utilise pas de communication bidirectionnelle, et son coût est plus faible. Son rendement énergétique élevé permet de contrôler et gérer une multitude de charges autres que celles traditionnellement contrôlées par les dispositifs d'effacement actuels. De plus, par ses caractéristiques techniques intrinsèques, elle permet de mesurer les paramètres du réseau électrique précédemment cités et d'établir des actions correctives de délestage et cela sans coût additionnel. Elle permet également une plus large acceptation de son déploiement vis-à-vis du consommateur par son aspect non intrusif. 4 LISTE DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1, déjà décrite, présente un réseau intelligent au niveau global ; - la figure 2, déjà décrite, présente un réseau intelligent au niveau résidentiel ; - la figure 3 décrit le système DSI suivant le mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 4 illustre la forme compacte de l'UR ; 5 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION 5.1 Un système de gestion de l'équilibre offre-demande temps réel utilisant une communication unidirectionnelle Comme illustré à la figure 3, le système à communication unidirectionnelle est construit sur : L'utilisation d'un système de diffusion tel que la radio ou de la télévisons diffusant un message de commande sécurisé et encrypté. Ce point de diffusion peut faire partie ou non d'un système de média existant. Plusieurs unités réceptrices (UR), chacune connectée à une charge d'alimentation dédiée. Quelques unités réceptrices avancées (URA) également reliées à des alimentations de charge spécifiques, mais intégrant un enregistreur de données et éventuellement une horloge temps réel permettant de dater les événements enregistrés. Ces unités disposent aussi d'unité de mesure de tension et/ou de fréquence du signal électrique les parcourant. Dans le but d'illustrer une implémentation possible s'appuyant sur un signal de radio diffusion utilisant le système RDS, les caractéristiques des récepteurs sont présentés ci-dessous : Les principales caractéristiques d'une Unité Réceptrice (UR) sont les suivantes: Récepteur RDS 76-108 MHz Antenne FM intégrée pour une sensibilité élevée 1 unité microcontrôleur sécurisé avec logiciel embarqué 1 Relais 10 A intégré avec commande ON / OFF - Algorithme de sécurité AES - 128 bits Haute efficacité Les principales caractéristiques d'une Unité Réceptrice Avancée (URA) sont les suivantes: Récepteur RDS 76-108 MHz - Antenne FM intégrée pour une sensibilité élevée 1 unité microcontrôleur sécurisé avec logiciel embarqué 1 Relais 10 A intégré avec commande ON / OFF Algorithme de sécurité AES - 128 bits Haute efficacité Fonction d'enregistreur de données Horloge temps réel synchronisée par le signal de radio diffusion Unité de mesure de fréquence du courant électrique Unité de mesure de l'amplitude de la tension du courant électrique Connecté à Ethernet sans fil (WIFI, Bluetooth, Zegbee) ou filaire (lignes électriques) Il est à noter que chaque Unité Réceptrice (UR) et Unité Réceptrice Avancée (URA) est connectée à une charge d'alimentation et reçoit des signaux FM-RDS à la fréquence préalablement choisie. Pendant la phase d'initialisation des URs et URAs dans le réseau géré, l'identification unique de chaque unité est associée à la description de la charge ciblée de ses caractéristiques (puissance, etc.). Ces éléments sont enregistrés dans une base de données faisant partie du logiciel de système de gestion des appareils. Par exemple, les paramètres suivants peuvent être enregistrés: l'emplacement, la charge ciblée (type d'appareil, par exemple), la capacité estimée de puissance effaçable, moment au cours duquel la charge peut être ralentie ou mise hors tension, etc. La figure 4 illustre la forme compacte de l'UR permettant son intégration directe dans les gros appareils ménagers à "effacer" (système de climatisation, système de chauffage, etc.), dans les appareils ménagers légers (chargeurs, stations d'accueil pour les appareils nomades) ou dans une prise d'alimentation. 5.2 Description du modèle statistique et construction de la base de données En raison du nombre important d'unités et de l'incertitude de leur condition d'accès, il est très onéreux de construire un réseau permettant la connexion directe de chaque unité de réception. Il est également impossible de mettre en place un système de communication bidirectionnelle temps réel qui permet d'avoir une vue «exacte» du statut de chaque UR sans un coût d'infrastructure important et donc de perdre l'avantage apporté par l'utilisation d'un message de radio diffusion pour l'envoi des signaux de commande. Pour garder les avantages décrits, l'impact de la demande d'énergie et de contrôle est calculé sur la base d'un modèle mathématique. Comme il n'y a pas possibilité d'avoir une loi déterministe simple qui concerne les variables prédictives (telle que la garantie de la réception, la certitude de prise en compte de la commande, etc.), il est nécessaire d'utiliser des modèles statistiques. Le modèle statistique est basé sur des fonctions prédictives construites à partir de données historiques et un processus d'apprentissage. Au cours de ce processus d'apprentissage, des relations quantitatives entre les variables cibles (variables qui doivent être prédites comme, par exemple, le nombre d'effacements réussis) et les variables prédictives sont déterminées à partir des données historiques collectées. La précision et la finesse du modèle sont affinées par la quantité des données d'apprentissage fournies.

Pour construire cette base de données historiques et créer un modèle prédictif, mais aussi pour justifier les effets revendiqués, la solution est basée sur une unité réceptrice spéciale avec des fonctionnalités supplémentaires. Cette unité, conçue à partir de l'unité de base dispose en plus d'une capacité d'enregistrement de données avec horloge temps réel. Elle enregistre ainsi les informations reçues et la commande appliquée à la charge cible. Cette unité est appelée une unité réceptrice améliorée (URA). L'URA peut également mesurer et enregistrer la quantité de charge électrique sur laquelle l'action (ON, OFF, etc.) est appliquée. Les informations enregistrées peuvent être téléchargées à la demande et rapatriées de façon différée sur le système de gestion pour traitement statistique. Différentes technologies peuvent être utilisées pour recueillir ces informations et pour créer les données historiques nécessaires telles que: Ligne électrique en utilisant le câble d'électricité comme un média, Communication sans fil (WIFI, Bluetooth, etc.). Dans le cas où il n'y a pas de connexion directe, il est également possible d'étendre le réseau, avec un système basé sur la capacité de réseau maillé (Mesh network) dans lequel l'information est transportée entre les différentes unités réceptrices avancées par des sauts successifs basés sur des communications sans fil de courte distance et menée au point collecteur principal (point d'accès connecté à Ethernet, par exemple, boîtes ADSL ou similaire). Il faut comprendre que le nombre d'URAs est beaucoup plus faible que celui des URs, limitant ainsi le coût de l'installation et la maintenance du système complet.

Ces coûts moindres ne sont possibles que grâce à l'utilisation du modèle statistique. Sachant que le modèle statistique est mise à jour grâce aux données enregistrées par les URA, chaque URA doit être judicieusement placé afin de collecter des informations représentatives. 5.3 La notion de groupe logique apporte une souplesse d'utilisation La souplesse d'utilisation est un paramètre clé de l'invention. Elle s'appuie sur une utilisation intelligente de la notion de groupe logique. Il a été précédemment mis en avant l'intérêt de minimiser le flux de data et donc le débit nécessaire pour diffuser les commandes. Ainsi, le lien de diffusion a généralement une bande passante et une capacité limitées; cela est particulièrement vrai pour le système RDS. Afin d'avoir une réponse rapide de la commande, le nombre de messages transmis doit donc être limité. La notion de groupe est utilisée à cette fin. Tout groupe logique, basé sur la mise en commun de caractéristiques, peut être créé à la demande de l'opérateur du système de gestion. L'UR connecté à un appareil peut être affecté à un ou plusieurs groupes, en fonction des besoins du gestionnaire de réseau. Un message envoyé à un groupe aura une incidence sur l'ensemble de ses membres. Le nombre de messages RDS est par conséquent réduit et plusieurs unités ayant en commun le ou les liens logiques du groupe peuvent être commandées avec un seul message. Néanmoins, chaque unité UR peut à tout moment être adressée par son identification individuelle malgré son appartenance à un groupe. Elle peut également être retirée d'un groupe auquel elle aura été préalablement affectée. La possibilité de pouvoir adresser individuellement une UR peut permettre la création de service de domotique ciblant un consommateur particulier en plus de la gestion de la demande. Par exemple, on peut imaginer une requête individuelle pour contrôler le démarrage à distance du chauffage d'une maison précise.

Des communications sécurisées Dans l'état de l'art, la communication bidirectionnelle peut révéler non seulement les habitudes d'un usager mais permettre une exploitation non souhaitées des informations collectées. La communication à sens unique dans le système avec point d'émission sécurisée limite cette possibilité.

L'implémentation préférée de l'émission sécurisée est un lien sans fil sécurisé dans la gamme FM des radios ou des bandes VHF/UHF de télévision. L'avantage est que le message ainsi diffusé est transmis dans un lieu géographique délimité généralement par la puissance l'émetteur. De plus ce mode de diffusion est séparé du monde IP, limitant le risque d'une cyber-attaque.

De plus, le signal FM diffusé utilisé dans l'exemple d'implémentation est un flux sécurisé qui permet l'utilisation de trames RDS / DAB existantes, sécurisées par un algorithme de chiffrement reflétant l'état de l'art dans ce domaine, l'AES 128-bit . Il est important de noter que les messages diffusés ne peuvent être potentiellement interceptés que localement c'est-à-dire dans une portée géographique de couverture d'un émetteur FM par exemple. La présente invention permet l'utilisation de mécanismes spécifiques qui empêche toute UR d'être contrôlée par un des messages préalablement intercepté, enregistré et rediffusé. Ce nouveau protocole sécurisé n'est pas décrit en détail dans la présente proposition d'invention car il est de notre intention de faire une déclaration d'invention spécifique pour cela. Pour la diffusion par voie FM-RDS, la structure des trames Open Data Applications (ODA) de cette technologie est utilisée pour transmettre le message encrypté. Moyens pour suivre la stabilité de fréquence dans les réseaux électriques La stabilité de fréquence dans les réseaux d'électricité est essentielle au maintien de la qualité et de la sécurité de l'équilibre entre offre et demande. Une solution pour éviter tout problème lié à cette rupture d'équilibre est d'anticiper une éventuelle défaillance en surveillant l'instabilité de la fréquence et en intégrant un contrôle dynamique préventif dans certains des appareils de consommation. La solution proposée peut offrir de tels dispositifs qui permettent de surveiller la fréquence du réseau électrique et de mettre l'appareil connecté à l'Unité Réceptrice sous ou hors tension en conséquence, préservant l'intégrité du réseau électrique.

Pour permettre une mesure précise de cette dérive de fréquence à l'échelle d'un réseau électrique, il est nécessaire que la mesure soit faite de façon parfaitement synchronisée. Il est nécessaire pour cela que tous les URAs soient dotés d'un outil de synchronisation leur permettant les mesures suivantes : Mesurer les déviations fines de fréquences - Mesurer la variation dans l'amplitude de tension Mesurer les courants et tensions transitoires Mesurer le contenu harmonique dans les formes d'onde du courant électrique Différentes méthodes peuvent être utilisées pour obtenir la synchronisation et sont utilisées en conséquence pour l'application utilisant la diffusion des commandes 25 par signal FM-RD S: Par exemple, un signal diffusé constitué d'un train de trame RDS particulier peut être utilisé pour fournir la synchronisation nécessaire à l'ensemble des URAs.

Le pilote RDS qui est très stable peut être extrait du côté récepteur et utilisé comme une référence de temps global (Les émetteurs FM utilisent une fréquence de base appelée signal pilote de fréquence précise de 19 kHz pour la génération d'un signal RDS).

Le processus de décodage RDS peutit aussi être utilisé pour la synchronisation : Après le décodage de chaque bloc RDS, l'appareil génère un signal d'interruption au système d'exploitation embarqué (OS). La fréquence de cette interruption est aussi stable et peut être utilisée pour la synchronisation de l'unité réceptrice.

Le choix de la méthode de synchronisation dépendra de la précision nécessaire et est mis en oeuvre selon le compromis de paramètres tels que : le coût global, la précision requise, le temps de synchronisation, la couverture, etc. En résumé : L'invention s'appuie sur un système de diffusion unidirectionnel utilisant une technologie mature et faible coût de radiodiffusion ou de télédiffusion. Ces signaux radio ou télé diffusés, sécurisés et le choix des fréquences permettent de couvrir un grand nombre d'unités réceptrices. Ce moyen et les caractéristiques intrinsèques de propagation de ces signaux permettent d'intégrer les récepteurs directement dans les appareils cibles. - Réutilisation d'une technologie éprouvée pour la diffusion des commandes : La technologie de radio ou de TV diffusion est une technologie bien établie mondialement et dont l'accès est élevé. Cette technologie est extrêmement peu coûteuse à l'achat, facile à installer. Le système est basé sur la modélisation statistique de l' effacement réalisé dont la précision du modèle est affinée par un simple relevé de récepteurs cibles dont le nombre et lieux sont limités. Il ne nécessite pas de mesure temps réel chez chaque utilisateur-consommateur. Cela réduit le coût des infrastructures et protège la vie privée des consommateurs.

La possibilité de constituer des groupes logiques à la demande dans le système de gestion apporte une grande flexibilité et permet de limiter le flux de données nécessaire et donc s'appuyer sur un système de communication faible débit.

Il ne nécessite pas une voie de retour temps réel et complexe. Sa faible consommation en veille et en action et la non-nécessité d'avoir un point d'accès permet de réaliser un système de grande efficacité énergétique. Le système fournit de plus des moyens d'anticiper une défaillance dans le réseau électrique en surveillant l'instabilité de la fréquence électrique ou les variations de tensions avec précision. Cette précision n'est possible avec la possibilité de synchroniser précisément l'ensemble les unités réceptrices sur une même base de temps Il permet de prévenir et de confiner rapidement d'éventuelles défaillances du réseau électrique en éteignant automatiquement les appareils connectés. - Chaque récepteur et appareil connecté peuvent être commandés directement sans nécessiter de connexion à travers un point d'accès ou le compteur électrique. Les unités réceptrices sont simples à installer et peuvent être directement intégrées dans les appareils cibles, indépendamment de l'usager. - Sa structure de mise en oeuvre et son réseau fermé de taille limitée permet une protection plus simple contre d' éventuelles cyber attaques.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1. Système de gestion de la consommation électrique, caractérisé en ce qu'il comprend : Des moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation ; Une pluralité d'unités réceptrices (UR), chacune connectée à une charge d'alimentation dédiée, ladite unité réceptrice étant apte à réceptionner au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge d'alimentation ; Une pluralité d'unités réceptrices avancées (URA) comprenant en outre un enregistreur de données permettant l'enregistrement de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation reçues ; ladite pluralité d'unités réceptrices avancées (URA) étant apte à transmettre lesdites données enregistrées ;