FR2989534A1 - Systeme de gestion de la consommation d'energie et procede correspondant. - Google Patents

Systeme de gestion de la consommation d'energie et procede correspondant. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un système de gestion de la consommation énergétique. Selon l'invention, un tel système comprend : - des moyens de diffusion (31, 40) de commandes d'activation/désactivation de charges; - une pluralité d'unités réceptrices (42), chaque unité de ladite pluralité d'unités réceptrices comprenant des moyens de connexion (422, 4200) à une charge (48), et des moyens de réception (420) d'au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge; au moins une unité réceptrice avancée (43) comprenant : - des moyens de connexion (4300, 4301) à une charge dédiée, - des moyens de réception (4302) d'au moins une commande d'activation/désactivation, et - un récepteur-enregistreur (4310) de données permettant la réception et l'enregistrement de commandes d'activation/désactivation reçues pour un groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient et comprenant au moins une unité réceptrice de ladite pluralité d'unités réceptrices ; ladite pluralité d'unités réceptrices avancées comprenant des moyens de transmission (4312) desdites données enregistrées.

Description

SYSTEME DE GESTION DE LA CONSOMMATION D'ENERGIE ET PROCEDE CORRESPONDANT. 1 DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au domaine de la gestion de la consommation d'énergie. Des systèmes de gestion visant à équilibrer l'offre et la demande d'énergie sont notamment utilisés par divers utilisateurs du réseau, qu'ils soient particuliers, professionnels, entreprises, collectivités, régies d'électricité ou producteurs d'énergie. La présente invention se rapporte plus particulièrement à la gestion de la consommation d'énergie électrique mettant en oeuvre une solution « d'effacement diffus ». 2 ART ANTERIEUR 2.1 L'équilibre entre l'offre et la demande d'énergie L'énergie et, en particulier l'électricité, n'est pas facilement stockable. En outre, la consommation énergétique d'un foyer, d'une société ou encore d'un site de production n'est pas constante. En effet, la consommation énergétique varie quotidiennement en fonction de l'activité du site. Par exemple, la consommation d'un foyer particulier est plus importante le jour que la nuit du fait de l'activité de ces occupants, et présente notamment un pic pour une période de 16h à 20h.
De plus, la consommation évolue en fonction des conditions climatiques et de facteurs extérieurs comme par exemple le froid (chauffage) ou encore la canicule (climatisation). En conséquence, il est nécessaire d'ajuster en permanence, notamment sur des temps caractéristiques inférieurs à la minute, l'offre et la demande d'énergie. Cet exercice d'ajustement constant permet notamment d'éviter une panne généralisée, couramment appelée « black out ». Cependant, cet exercice est d'autant plus complexe lorsqu'un pic de consommation intervient, par exemple une augmentation brutale de 50% en deux heures, alors que l'activation d'une unité de production d'énergie (par exemple une centrale nucléaire) ou encore l'acheminement de cette énergie dans une région éloignée du point de production requiert plusieurs jours. Ainsi, lorsqu'un pic de consommation d'énergie rompt l'équilibre entre l'offre et la demande d'énergie, l'opérateur d'un réseau d'énergie dispose de deux types de solution.
Le premier type de solution consiste par exemple, à augmenter la production d'énergie électrique en modifiant le débit d'un barrage ou en activant des unités de production d'appoint dont l'entretien et le fonctionnement sont onéreux. Cependant, du fait de son temps d'activation plus ou moins élevé, cette solution ne permet pas de pallier une forte et surtout brutale augmentation de la demande énergétique. Le second type de solution consiste à réguler la consommation en diminuant pendant un cours laps de temps la consommation d'une multitude de « petits » dispositifs. La somme de ces délestages sporadiques permet « d'effacer » momentanément ces dispositifs des consommateurs d'énergie et donc d'absorber le pic de consommation, on parle alors d'effacement « diffus ». Cet effacement diffus permet donc d'effacer de la consommation électrique une grande quantité d'appareils correspondant à des « petits » consommateurs électriques, et par là même occasion d'avoir une absorption diffuse du pic de consommation tout en permettant au propriétaire des appareils ainsi effacés de réaliser une économie d'énergie matérialisée par une économie financière. Le type de solution d'effacement diffus présente donc au regard du premier type de solution plusieurs avantages et économiques: - optimisation de la consommation électrique du consommateur ; - minimisation des coûts des systèmes de transport ou de distribution ; - minimisation des coûts des systèmes de production énergétique du fait qu'il n'est plus nécessaire de disposer d'une capacité de génération surdimensionnée pour gérer les pics de consommation ; - réduction des gaz à effet de serre et des effets polluants liés au dispositif traditionnel d'ajustement selon la première solution (centrales thermiques par exemple). 2.2 Les systèmes existants d'effacement diffus La plupart des systèmes existants d'effacement diffus reposent sur des systèmes de communication bidirectionnels, où tous les acteurs de la chaîne énergétique (de la production à la consommation) sont reliés de manière bidirectionnelle entre eux à travers un réseau énergétique « intelligent » tel qu'illustré sur la Fig. 1. Au regard de la figure 1, un système de communication bidirectionnel établit des voies de communication bidirectionnelles (représentées par des doubles flèches) directes ou indirectes entre le système de contrôle et de commande comprenant une unité de transmission 10 et de distribution 11 de l'opérateur du réseau d'énergie 12 et les unités de mesure et/ou de régulation situées dans les locaux de l'utilisateur final 18, afin d'équilibrer la demande de l'utilisateur (foyer d'un particulier 180, client commercial 181 ou client industriel 182) avec l'offre produite par différentes unités de production et d'acheminement (13 à16). Le détail de ce réseau énergétique au niveau résidentiel est par ailleurs représenté sur la figure 2. Au sein d'une résidence, l'interaction avec le réseau énergétique est par exemple réalisée au moyen d'une communication bidirectionnelle (non représentée) entre un point d'accès 21 qui communique de manière bidirectionnelle avec les différents appareils 200 du foyer dont on cherche à réduire ou annuler momentanément la consommation. De manière classique, un tel point d'accès 21 correspond par exemple à un boîtier installé sur un tableau électrique qui répartit l'énergie acheminée notamment par le biais d'un concentrateur 22 correspondant à un serveur local de gestion d'une pluralité de point d'accès 21. Cette approche d'effacement peut également utiliser des compteurs énergétiques dits « intelligents » (24, 25) (ou « smart meters » en anglais) permettant par exemple de mesurer des paramètres électriques 24 ou encore hydraulique ou gazeux 25 aux moyens des nouvelles technologies d'information et de communication (NTIC, telles que des techniques informatiques ou de télécommunication (Bluetooth®, WiFi,...)). L'utilisation de tels compteurs vise à termes à créer un futur réseau dit « intelligent » (ou « smart grid » en anglais) permettant de représenter localement chaque contributeur à l'effacement diffus. Plus précisément, chaque compteur mesure en temps réel la consommation d'électricité de plusieurs ensembles d'équipements électriques destinés à être contrôlés, situés dans les locaux d'un consommateur, puis la transmet à un serveur central (non représenté) grâce à des moyens de communication existants 23 tel qu'une connexion filaire (ADSL, etc.) ou une connexion sans fil (GPRS / DECT / WiFi ...). De manière bidirectionnelle, le serveur (local ou distant) à réception de ces 30 informations communique selon une voie dite descendante des instructions de régulation au point d'accès qui répercute la régulation désirée et communique en retour sur une voie dite montante les nouveaux paramètres mesurés.
Parmi ces techniques bidirectionnelles de gestion de la consommation électrique, la demande de brevet US2006/0259199 décrit une gestion de la consommation d'énergie telle que l'énergie électrique, le gaz, l'énergie thermique et l'eau courante. Ce document propose notamment un réseau bidirectionnel dans lequel la voie de communication descendante reliant l'opérateur du réseau électrique et un équipement de l'utilisateur dont on cherche à réduire le cas échéant la consommation, est une liaison radio d'un fournisseur de radiodiffusion commerciale transmettant des signaux de type RDS/BRD, ou selon les technologies DAB ou technologies de l'internet. En revanche, la voie montante du système décrit dans cette demande correspond à la liaison classique utilisée pour la lecture automatique des compteurs électriques, mettant en oeuvre un protocole de transmission existant compatible avec les technologies internet. 2.3 Inconvénients des systèmes existants a- critères d'évaluation d'un système de gestion de consommation d'énergie Les critères principaux d'évaluation d'un système de gestion de consommation énergétique reposent à la fois sur son efficacité énergétique et sur le coût d'installation et d'exploitation de celui-ci. En effet, il est, en premier lieu, particulièrement important pour un système d'effacement diffus d'être efficace énergétiquement. On peut définir cette efficacité énergétique par le rapport entre la 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 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 l'ordre de 10 Watt.
En deuxième lieu, la qualité d'un système de gestion de consommation énergétique est évaluée relativement à son coût de mise en oeuvre. Ces coûts sont généralement : les coûts de déploiement et d'installation. On peut citer par exemple, la nécessité d'installer un boîtier 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 ; le coût lié à l'utilisation de compteurs dits « intelligents » basés sur la mise en oeuvre de nouvelles techniques d'information et de communication et nécessitant la mise en place d'une sécurisation afin d'empêcher toute cyber-attaque ou défaillance informatique. En effet, pour l'opérateur du réseau d'énergie, la mise en oeuvre d'un réseau intelligent, correspondant à « un système de systèmes », est parfois très complexe et rend le système de gestion vulnérable face à des attaques terroristes ou à des défaillances informatiques du fait du nombre de points d'entrée quasi infini. b- inconvénients des systèmes bidirectionnels existants L'inconvénient majeur des systèmes précédemment cités réside dans le fait que le trafic de données échangées à la fois sur les voies montantes et descendantes est conséquent et continu afin de réagir dynamiquement aux pics de consommation.
De ce fait de tels systèmes requièrent l'utilisation de modems de communication permettant la gestion de ce trafic important et le fonctionnement continu de l'ensemble des unités les constituant, ce qui requiert une énergie de fonctionnement constante qui vient s'ajouter à la consommation d'énergie surveillée (que l'on cherche au contraire à diminuer). L'efficacité énergétique de tels systèmes est donc pénalisée du fait de leur fonctionnement intrinsèque. Le coût relatif à ce trafic est également important du fait que selon le protocole utilisé par les liaisons montantes ou descendantes, il est nécessaire de souscrire à une capacité suffisante en termes de débit. En outre, de tels systèmes ne permettent pas de moduler de façon précise l'effacement diffus du fait de la dépendance directe entre la régulation instruite par le serveur de contrôle selon la voie descendante et la valeur mesurée par chaque compteur et transmise selon la voie montante. Par ailleurs, l'emploi de nouvelles techniques d'information et de communications 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 notamment susciter un refus du consommateur pour la mise en place d'un tel système. Ainsi, à ce jour, les inventeurs n'ont détecté aucune solution permettant la mise en oeuvre d'un effacement diffus sur un réseau présentant un maillage fin et reconfigurable dynamiquement sans impliquer des coûts et des structures qui empêcheraient par là même toute réalisation concrète.
Par ailleurs, les inventeurs n'ont également pas identifié de solution simple déjà existante permettant, en sus du délestage, une surveillance et une signalisation de l'écroulement de la tension et de l'écroulement de la fréquence, phénomènes qui sont pourtant directement précurseurs d'incidents de grande ampleur entraînant une panne généralisée couramment appelée « black out ». 3 RESUME DE L'INVENTION L'invention ne pose pas ces inconvénients de l'art antérieur. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un système de gestion de la consommation énergétique. Selon l'invention, un tel système comprend : des moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation ; une pluralité d'unités réceptrices (UR), chaque unité de ladite pluralité d'unités réceptrices comprenant des moyens de connexion à une charge d'alimentation dédiée, et des moyens de réception d'au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge d'alimentation, émise par lesdits moyens de diffusion ; au moins une unité réceptrice avancée (URA), ladite unité réceptrice avancée comprenant : des moyens de connexion à une charge d'alimentation dédiée, des moyens de réception d'au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge d'alimentation, et un récepteur-enregistreur de données permettant la réception et l'enregistrement de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation reçues pour un groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient, ledit groupe comprenant en outre au moins une unité réceptrice de ladite pluralité d'unités réceptrices ; ladite pluralité d'unités réceptrices avancées (URA) comprenant des moyens de transmission desdites données enregistrées. Avantage : L'invention est donc une amélioration des systèmes existant d'effacement diffus car elle n'utilise pas de communication bidirectionnelle, et son coût est plus faible. Son rendement énergétique élevé permet en outre de contrôler et gérer une multitude de charges autres que celles traditionnellement contrôlées par les dispositifs d'effacement existants. En effet, on tire profit de la liaison unidirectionnelle d'une unité réceptrice, qui permet de s'affranchir de la voie dite montante entre l'unité réceptrice et l'unité de contrôle envoyant les commandes de régulation. En conséquence, il est possible d'alléger le trafic de données échangées.
Du fait de la suppression de cette fonction de transmission de l'unité réceptrice à destination de l'unité de contrôle, on obtient une unité réceptrice compacte pouvant être adaptée à tout type de charge et permettant dès lors d'affiner la régulation du réseau énergétique. La précision de régulation est par conséquent augmentée et l'effacement diffus complètement optimisé.
Les URAs quant à elles permettent de rapporter toute opération d'effacement et ce à la demande du fait qu'elle représente un groupe d'unités réceptrice comprenant au moins une URA et un UR unidirectionnelle. Ainsi, grâce à la notion de groupe et de représentation on démultiplie le nombre de voies montantes car une seule URA retransmet le cas échéant, c'est-à-dire uniquement sur demande et non de manière continue telle qu'effectué selon l'art antérieur, les opérations d'effacement/réactivation effectuées sur l'ensemble des charges d'alimentation du groupe auquel elle appartient. Ainsi, on obtient une diminution infrastructure d'installation et du coût pour le consommateur et l'opérateur, et également une réelle efficacité énergétique car il n'est plus nécessaire d'avoir en permanence les UR qui utilisent les deux liaisons, le modèle statistique associé permet également de pallier les problèmes de gestion en optimisant de manière statistique les commandes d'effacement diffus....
Selon un mode de réalisation particulier, lesdits moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation transmettent lesdites commandes dans des signaux radio FM-RDS ou des signaux de télévision des bandes VHF/UHF à une fréquence prédéterminée.
Ainsi, on bénéficie d'une liaison peu coûteuse, ne nécessitant pas d'abonnement payant et permettant de communiquer facilement et à faible coût avec une UR en évitant une cyber-attaque par rapport aux liaisons de type IP. Selon une caractéristique particulière, lesdits moyens de diffusion comprennent des moyens de chiffrement desdites commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation, et lesdites unités réceptrices ou réceptrices avancées comprennent réciproquement des moyens de déchiffrement desdites commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation. Ainsi, on réalise une sécurisation du système de gestion de la consommation électrique en utilisant par exemple l'algorithme AES - 128 bits.
Selon une caractéristique particulière, lesdits moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation comprennent en outre un module de gestion statistique desdites charges d'alimentation. Ainsi, on réalise une optimisation de la gestion de l'effacement diffus. En effet, le module de gestion statistique permet de créer de façon dynamique toute sorte de groupe. Leurs éléments peuvent être créés selon le choix et intérêt de l'utilisateur selon des critères variés. Par exemple un groupe A comprend l'ensemble des unités de puissance > Y dans un lieu géographique X. Un groupe peut aussi être constitué par la somme de deux autres groupes distincts. Par exemple le Groupe D comprend le Groupe A ET le Groupe C. Les commandes peuvent être aussi adressées à un ou plusieurs groupes par un ET ou un OU logique. Par exemple : Commande d'effacement au groupe A et du groupe C ou du groupe D. Selon une caractéristique particulière, une unité réceptrice de ladite pluralité d'unités réceptrices peut être affectée à plusieurs groupes d'unités réceptrices. Ainsi, on permet une souplesse de la gestion du réseau qui est vu comme un 30 ensemble de groupes logique de charges d'alimentation.
Selon une caractéristique particulière, lesdites unités réceptrices avancées comprennent en outre des moyens de contrôle de la stabilité d'un réseau énergétique appartenant au groupe comprenant : une unité de mesure de fréquence du courant électrique, une unité de mesure de l'amplitude de la tension électrique. Il est ainsi possible de suivre la stabilité du réseau énergétique à moindre coût. Selon une caractéristique particulière, lesdites unités réceptrices avancées comprennent en outre un module de synchronisation comprenant au moins un des moyens appartenant au groupe : moyens de détection d'une trame RDS prédéterminée desdits signaux FM- RDS à une fréquence prédéterminée, moyens de détection d'un pilote RDS, moyen de décodage dudit signal RDS et moyens de détection d'un indicateur d'interruption séparant chaque bloc RDS décodé.
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 pourrait 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. 8. Selon une caractéristique particulière, une unité réceptrice avancée comprend des moyens de réémission de commande d'activation/désactivation d'une charge d'alimentation connectée à une unité réceptrice du groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient, à destination de ladite unité réceptrice connectée à ladite charge. Ainsi on peut reproduire la commande d'effacement si par exemple l'unité 30 réceptrice visée par ladite commande ne parvient pas à recevoir ladite commande du fait par exemple de sa localisation, par exemple une unité réceptrice dédiée à un appareil située dans un sous-sol présentant un niveau de réception RDS (ou autre faible). Cette réémission permet de rapprocher l'émetteur de la commande et donc d'améliorer la réception de celle-ci du fait de la proximité entre l'UR au sous-sol et l'URA qui se trouve à une distance beaucoup plus courte au regard des moyens de diffusion de commandes qui peuvent par exemple être éloignés lorsqu'on considère un centre de contrôle national.
Selon un mode de réalisation particulier, lesdites données enregistrées sont transmises par l'unité réceptrice avancée sur requête desdits moyens de diffusion de commandes et utilisent : une voie montante appartenant au groupe comprenant : - une ligne électrique de l'unité réceptrice avancée, - une communication sans fil, - une voie montante basée sur une transmission de proche en proche. Selon l'invention, il existe différentes alternatives de voies montantes des URAs : - 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). L'invention concerne également un procédé de gestion de la consommation énergétique. Selon l'invention un tel procédé comprend : au moins une étape de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation par des moyens de diffusion de commandes d' activation/désactivation ; une pluralité d'étapes de réception mise en oeuvre par une pluralité d'unités réceptrices (UR), chaque unité de ladite pluralité d'unités réceptrices étant connectée à une charge d'alimentation dédiée, et étant apte à réceptionner au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge d'alimentation; - au moins une étape de réception mise en oeuvre par au moins une unité réceptrice avancée (URA), ladite unité réceptrice avancée, mettant en oeuvre au moins une étape : - de réception d'au moins une commande d'activation/désactivation de d'une charge d'alimentation, et - d'enregistrement de données de ladite au moins une commande d'activation/désactivation de charges d'alimentation reçues pour un groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient, ledit groupe comprenant en outre au moins une unité réceptrice de ladite pluralité d'unités réceptrices ; - une pluralité d'étapes d'activation/désactivation de charges d'alimentation mise en oeuvre par une pluralité d'unités réceptrices (UR) et par une pluralité d'unités réceptrices avancées (URA); - une pluralité d'étapes de transmission, sur requête desdits moyens de diffusion de commande, desdites données enregistrées, par ladite pluralité d'unités réceptrices avancées (URA). Selon une caractéristique particulière, ledit Procédé de gestion de la consommation énergétique comprend en outre une étape d'initialisation de ladite pluralité d'unités réceptrices et de ladite pluralité d'unités réceptrices avancées mettant en oeuvre une identification unique de chaque unité par association au caractéristique de la charge dédiée à laquelle ladite unité est connectée. L'invention concerne également un programme d'ordinateur. Selon l'invention il comprend des instructions de code programme pour la mise en oeuvre du procédé de gestion de la consommation énergétique tel que décrit, lorsque le programme est exécuté par un processeur. 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 en relation avec l'art antérieur, illustre un réseau énergétique « intelligent » ; - la figure 2, déjà décrite en relation avec l'art antérieur, illustre le détail du niveau résidentiel du réseau énergétique « intelligent » représenté par la figure 1; - la figure 3 correspond à une représentation logique d'un système de gestion de la consommation d'énergie selon l'invention; - la figure 4 illustre plus précisément les échanges effectués entre les moyens de diffusion de commande et un groupe d'unités réceptrices ; - la figure 5 illustre la forme compacte d'une unité réceptrice selon l'invention ; - la figure 6 illustre le procédé de gestion de consommation énergétique selon l'invention. 5 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 5.1 Principe général de l'invention L'invention propose de mettre en oeuvre efficacement et simplement un effacement diffus optimisé en utilisant un système de gestion de la consommation énergétique comprenant une pluralité d'unités réceptrices, chacune étant connectée à une charge d'alimentation dédiée, et apte à réceptionner au moins une commande d'activation/désactivation de cette charge émise par des moyens de diffusion. Du fait que chaque unité réceptrice (UR) est connectée de manière unidirectionnelle aux moyens de diffusion de commandes, l'invention permet de s'affranchir des voies (re)montantes des unités réceptrices de l'art antérieur qui remontaient les tâches de régulation effectuées.
Plus précisément, lorsqu'un pic de consommation est détecté (ou qu'il est sur le point de se produire), les moyens de diffusion de commandes émettent des commandes d'activation/désactivation de charge sur les voies descendantes établies avec les unités réceptrices connectées à une charge que l'on souhaite « effacer », c'est-à-dire dont on souhaite suspendre momentanément la consommation énergétique.
Il n'est dès lors plus nécessaire d'établir une communication continue bidirectionnelle entre la charge à effacer et les moyens de diffusion de commande, contrôlant l'effacement diffus. La suppression des voies montantes permet dès lors « d'alléger » fortement le trafic d'informations échangées entre les moyens de diffusion de commande, et les charges à effacer. En effet, lorsqu'une charge est à effacer une unique commande de désactivation de la charge est directement diffusée à destination de l'unité réceptrice à laquelle la charge est connectée.
La réactivation de la charge « effacée » est ensuite effectuée par transmission à l'unité réceptrice à laquelle elle est connectée d'une simple commande d'activation de cette charge. Ainsi, l'invention minimise l'énergie de fonctionnement de chaque unité réceptrice du fait que celle-ci réceptionne uniquement et ponctuellement les ordres des moyens de diffusion de commande. Par ailleurs, afin de contrôler et d'avoir une « trace » de tout « effacement », le système selon l'invention comprend en outre une pluralité d'unités réceptrices avancées. A à différence d'une unité réceptrice, une unité réceptrice avancée (URA), outre le fait d'être apte à recevoir les commandes d'activation et de désactivation de la charge à laquelle elle est connectée, est également apte à enregistrer des commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation reçues par un groupe d'unités réceptrices comprenant au moins une unité réceptrice (« unidirectionnelle ») et une unité réceptrice avancée. En effet, une unité réceptrice avancée est apte à enregistrer les commandes d'activation/désactivation de la charge à laquelle elle est directement connectée mais également à enregistrer les commandes d'activation/désactivation du groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient. Cette unité réceptrice avancée sert donc de « journal » d'effacement diffus du groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient, et peut, sur requête des moyens de diffusion de commande, transmettre les données qu'elle a en mémoire (des logs ou des traces par exemple). Un système comprenant des unités réceptrices et des unités réceptrices avancées permet donc de multiplier les charges à effacer car une unité réceptrice (« basique ») est peu coûteuse à mettre en oeuvre de par son caractère unidirectionnel tout en contrôlant l'ensemble de l'effacement diffus du fait qu'unité réceptrice avancée est apte à rendre compte des opérations d'effacement/activation du groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient. Il est donc dès lors possible d'affiner autant que désiré et à moindre coût l'effacement diffus d'un réseau énergétique. Par la suite, on présente un mode de réalisation d'un système de gestion de la consommation d'énergie selon l'invention, et plus particulièrement pour la gestion d'énergie électrique. Il est clair cependant que l'invention ne se limite pas à cette application particulière, mais peut également être mise en oeuvre dans de nombreux autres contextes énergétiques et plus généralement dans tous les cas nécessitant la gestion de l'équilibre offre/demande permettant de pallier un pic de consommation. 5.2 Description d'un mode de réalisation d'un système de gestion de consommation d'énergie selon l'invention Structure du système On présente en relation avec la figure 3, une représentation logique du système de gestion de la consommation énergétique selon un mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le système de gestion de la consommation énergétique comprend des moyens de diffusion de commandes 31 d'activation/désactivation permettant de contrôler l'effacement diffus d'un réseau énergétique organisé sous forme de groupes logiques 32, 33, 34 correspondant chacun à un ensemble logique de charges à effacer. Plus précisément chaque groupe logique comprend un ensemble d'unités réceptrices, par exemple UR1, UR2 pour un premier groupe logique 32, UR3, UR4 et UR5 pour un deuxième groupe logique 33, et UR6, UR7 et UR8 pour un troisième groupe logique. Chacune de ces unités réceptrices sont dites « basiques » du fait qu'elles sont simplement chacune connectée à une charge d'alimentation dédiée, par exemple UR1 est connectée à Cl, et apte à réceptionner au moins une commande d'activation/désactivation de la charge d'alimentation, émise par les moyens de diffusion 31. En outre, chaque groupe logique comprend au moins une unité réceptrice avancée URA1, URA2, URA3 dont le rôle, outre celui d'une unité réceptrice « basique » telle que celui des unités réceptrices UR décrites précédemment est de répertorier et le cas échéant de transmettre un rapport des opérations d'activation/désactivation, autrement dit de l'effacement réalisé au sein du groupe considéré. Un groupe peut être constitué pour une résidence ou une habitation donnée, pour un quartier, une ville, un département, une région, etc. La structure de groupe est déterminée en fonction des besoins de l'opérateur énergétique et en fonction de circonstances. En effet, comme cela est décrit plus loin, la structure de groupe est polymorphe et évolutive. Par exemple, au sein de la résidence d'un particulier, chaque groupe logique peut correspondre à une pièce. Ainsi, le premier groupe 32 correspond par exemple à l'ensemble des unités réceptrices connectées aux charges d'alimentation d'une salle d'eau (par exemple un chauffe-serviette Cl et un radiateur électrique C2 séparé), le second groupe 33 correspond aux appareils électriques d'une buanderie ou d'une arrière-cuisine tels qu'un réfrigérateur-congélateur familial C3, un radiateur électrique C4 et un lave-linge C5, enfin le troisième groupe 34 comprend par exemple une table de cuisson électrique, un four C7, et un lave-vaisselle C8. Avantageusement, une unité réceptrice peut appartenir à plusieurs groupes logiques.
Ainsi, au regard de la figure 3, l'unité réceptrice UR5 connectée à la charge C5 appartient à la fois au deuxième groupe logique 33 et au troisième groupe logique 34. L'intérêt de ce type de répartition permet par exemple de mixer un groupe logique établit en fonction de la pièce où est situé l'appareil électrique et un groupe logique comprenant des appareils inactifs en dehors de certaines plages horaires, par exemple les horaires de présence des occupants d'une résidence. La segmentation d'une installation électrique d'un site consommateur d'énergie, selon la structure logique de la figure 3, peut également être appliquée à différents secteurs d'activités d'une entreprise en différenciant par exemple une « branche » production, qui suppose un besoin électrique constant si l'entreprise fonctionne par exemple en continu selon les « trois-huit », et une « branche » tertiaire dont l'activité nocturne est moindre au regard de l'activité diurne. Ainsi, la présente invention offre de multiples possibilités pour adapter le maillage du réseau énergétique considéré. En effet, comme on vient de le mentionner, il est à la fois possible de mettre en oeuvre autant d'unités réceptrices « basiques » qu'il y a de consommateurs de l'énergie considérée, comme l'électricité dans cet exemple, et au contraire il est possible d'effacer une charge dite « globale » correspondant à la concaténation d'un ensemble de charges de valeurs moindres. Par exemple, sur un site de production, on peut souhaiter procéder à l'effacement diffus d'un ensemble de machines lorsque leurs opérateurs sont par exemple en même temps en pause déjeuner et que de ce fait elles ne sont pas utilisées pendant quelques laps de temps. L'invention permet donc une utilisation « intelligente » et optimisée de la notion de groupe logique. En effet, la structure logique des éléments du système de gestion de consommation énergétique selon l'invention permet une reconfiguration dynamique du réseau énergétique en fonction des besoins et des priorités de l'opérateur énergétique, notamment en cas de situation d'urgence, ou à l'inverse du consommateur lorsque celui-ci cherche en outre à diminuer sa propre consommation énergétique de manière diffuse.
Afin de contrôler, moduler et commander l'effacement diffus, les moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation comprennent un module de gestion statistique 310 des charges d'alimentation. Un tel module met en oeuvre une modélisation statistique de l'effacement réalisé.
En effet, en raison du nombre important d'unités réceptrices permettant d'optimiser et de minimiser considérablement les pics de demande en courant sur le réseau, et de l'incertitude de leur condition d'accès, il serait très onéreux de construire un réseau permettant la connexion directe de chaque unité réceptrice comme précédemment mentionné au regard de l'art antérieur. Ainsi, l'impact de la demande d'énergie et la régulation subséquente sont calculés sur la base d'un modèle mathématique statistique. A partir des variables prédictives (telle que la garantie de la réception, la certitude de prise en compte de la commande, etc.), seule une loi déterministe complexe peut être obtenue. La complexité d'une telle loi déterministe requiert des calculs importants et en conséquence un temps de décision qui s'avère incompatible avec la réactivité recherchée 15 par l'invention pour absorber de manière optimal un pic de consommation énergétique. Dès lors, les inventeurs ont déterminé qu'un modèle statistique permet d'assurer le contrôle de l'effacement diffus en garantissant réactivité et un coût de mise en oeuvre modéré. Le modèle statistique mis en oeuvre par le module de gestion statistique de 20 l'invention, 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. 25 La précision et la finesse du modèle statistique 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 d'effacement diffus, en d'autre termes pour avoir une preuve des opérations d'effacement diffus effectués, le système selon l'invention comprend les unités réceptrices avancées (URA1, URA2, URA3) mettant 30 en oeuvre des fonctionnalités supplémentaires au regard des unités réceptrices dites basiques (UR1 à UR8).
Plus précisément, le modèle statistique mis en oeuvre selon l'invention permet d'assurer deux fonctions distinctes au sein du système, à savoir : - la modélisation du réseau énergétique, - l'évaluation de la puissance effacée au sein de réseau.
En ce qui concerne la fonction de modélisation, le modèle statistique selon l'invention permet d'optimiser la topologie et le mode de transmission afin de s'assurer de la bonne réception des messages en l'absence de voie montante pour chaque unité réceptrice « basique » confirmant l'exécution de la commande. Pour ce faire, une approche probabiliste est mise en oeuvre, permettant par exemple de déterminer le nombre de répétitions nécessaires d'une trame RDS, contenant les commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation émises par les moyens de diffusion ou contenant les données enregistrées émises par les unités réceptrices avancées, pour garantir une réception à un récepteur ou à des récepteurs (moyens de diffusions de commandes, unités réceptrices « basiques », unité réceptrices avancées) localisés dans un lieu géographique donné. Plus précisément, on utilise une modélisation du réseau où chaque récepteur (moyens de diffusions de commandes, unités réceptrices « basiques », unité réceptrices avancées) est modélisé par une probabilité de réception prenant en compte divers paramètres.
Par exemple, l'initialisation du modèle statistique correspond à un modèle statistique préalablement connu, utilisé pour la modélisation des ondes radios, et plus particulièrement adaptés pour la bande FM. Il est à noter que de telles modélisations sont par exemple sélectionnées en fonction de paramètres prédéterminés par l'opérateur énergétique tels que la distance de couverture du signal radio et l'uniformité de l'environnement dans lequel cette onde se propage. Certains modèles sont en effet plus adaptés pour de larges cellules et d'autres pour des cellules de tailles inférieures. A titre d'exemple de modèles statistiques, on peut citer : le modèle de propagation en espace libre ( en anglais « Free space model »); le modèle de propagation utilisant deux rayons (en anglais « Two Ray ground reflection model »).
Ces deux modèles calculent la puissance moyenne reçue à une distance d, par un émetteur dont la puissance émise et l'emplacement sont connus. Au regard des deux modèles précédents, un autre exemple de modèle statistique, le modèle « Shadowing », utilisé de manière préférentielle, prend en compte la variation aléatoire de la puissance en fonction de la distance, du fait des effets de propagation par chemins multiples. Selon ce modèle, deux paramètres sont pris en compte : 13, l'exposant d'atténuation en fonction de la distance, qui est généralement déterminé de façon empirique par des mesures en environnement réel, et - crdB, appelé en anglais « shadowing deviation », qui est également obtenu par des mesures en environnement réel. Selon l'un des trois modèles statistique d'initialisation présentés ci-dessus les éléments récepteurs du système (moyens de diffusions de commandes, unités réceptrices « basiques », unité réceptrices avancées) sont placés à des endroits préalablement déterminés par une première modélisation. Une fois cette initialisation effectuée les unités réceptrices avancées restituent les données enregistrées du groupe auquel elles appartiennent sur requête (et/ou selon une période prédéterminée). Ces données enregistrées, outre le fait d'être la preuve de l'effacement diffus 20 réalisé, permettent en outre de collecter des informations pour déterminer de façon empiriques les deux paramètres du modèle « Shadowing » et d'améliorer constamment la modélisation statistique de l'invention qui peut par exemple dépendre de facteurs tels que : l'heure d'émission, les canaux adjacents de transmissions, les conditions climatiques etc... De ce fait, la localisation, en d'autre termes la modélisation du réseau énergétique, 25 prend en compte les données ainsi collectées de manière empirique et évolueront dynamiquement en fonction de celles-ci. En outre, une telle modélisation statistique permet un raffinement du modèle en fonction de la précision de la représentation du réseau énergétique que l'opérateur énergétique souhaite implémenter. 30 Il est donc possible selon les souhaits de l'opérateur énergétique de faire varier le nombre d'unités réceptrices à prendre en compte, ainsi que leur localisation en fonction de différent paramètres tels que l'accessibilité, l'environnement, la fonction du groupe représenté (résidentiel, industriel), mais également la puissance d'effacement. Ainsi, parmi les données enregistrées restituées par les unités réceptrices avancées, les informations collectées utilisées pour la phase de calibration du modèle de propagation sont par exemple : la puissance du signal reçu par la radio (en anglais « RSSI : Received Signal Strength Indicator ») ; le nombre d'erreurs (Bit error rate) dans chaque groupe RDS reçu après décodage ; l'heure à laquelle ces données sont reçues (une base de temps et un `marquage' peuvent être fournis par l'unité réceptrice avancée par l'envoi d'une trame RDS ou par une horloge embarquée) ; le décodage et le stockage d'une trame pilote dite de `calibration'. En ce qui concerne la fonction d'évaluation de la puissance effacée, à l'initialisation du modèle statistique, les « premières » données statistiques pour estimer la puissance d'effacement diffus sont issus des informations de consommation du site. En outre, chaque unité réceptrice est connectée à une charge dont les caractéristiques électriques sont connues et stockées dans une base de données. Il est à noter que la modélisation du réseau énergétique peut prendre en compte différentes « hiérarchies » de modélisation. Préférentiellement on utilise une hiérarchie de diffusion de commandes par exemple basée sur le système de radiodiffusion existant, qui peut être des deux types : des premiers moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation uniques et nationaux diffusant nationalement et relayés par une pluralité de moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation régionaux, en d'autre termes une hiérarchie de contrôle pyramidale. A titre d'exemple, on peut citer le cas des messages RDS du groupe Radio France, générés en un point unique mais transportés régionalement et émis par des moyens de diffusion régionaux. un maillage de moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation indépendant s'appuyant sur une multitude de moyens de diffusion de faibles portés. A titre d'exemple, on peut citer le cas de système de radiodiffusion disposant de leur propres moyens de diffusion RDS, locales (Villes), ou parfois au niveau d'un pays (cas de l'Inde). Pour mieux comprendre la distinction entre les fonctionnalités mises en oeuvre par une unité réceptrice avancée et une unité réceptrice, dite « basique » on se réfère désormais à la figure 4 qui illustre plus précisément les échanges effectués entre les moyens de diffusion de commande d'activation/désactivation et un groupe d'unités réceptrices. L'unité réceptrice avancée 43, conçue à partir de l'unité réceptrice 42 « dite basique », dispose en outre d'un enregistreur de données 4311 muni d'une horloge temps réel afin de dater et de renseigner précisément les opérations d'effacement diffus mis en oeuvre au sein du groupe logique d'unités réceptrice auquel elle appartient. L'unité réceptrice avancée 43 enregistre ainsi les informations reçues et la commande appliquée aux charges connectées à chaque unité réceptrice composant le groupe logique considéré. Pour mieux comprendre le fonctionnement du système chaque type d'entité du système est par la suite précisée selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
Moyens de diffusion de commandes d'activationldésactivation de charges d'alimentation Comme décrit précédemment, les moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation comprennent un module de gestion statistique 401 desdites charges d'alimentation.
Selon ce mode de réalisation préféré, les moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation transmettent les commandes dans des signaux FM-RDS 41 à une fréquence prédéterminée utilisée pour des applications radio ou encore dans des signaux de bandes VHF/UHF utilisés pour des applications télévisuelles. L'avantage est que le message ainsi diffusé est transmis dans un lieu géographique délimité généralement par la puissance de l'émetteur. En effet, 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. De plus, ce mode de diffusion FM est séparé du monde IP, limitant dès lors le risque d'une cyber-attaque visant à subtiliser des informations personnelles du consommateur.
En outre, préférentiellement les moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation comprennent également des moyens de chiffrement 402 des commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation. Ainsi, au contraire de l'art antérieur mettant en oeuvre des communications bidirectionnelles avec chaque unité réceptrice connectée à une charge d'alimentation, l'invention vise à éviter de révéler les habitudes d'un usager mais ou encore à éviter de permettre une exploitation non souhaitée des informations collectées.
En effet, dans l'invention, la communication à « sens unique » 44 émise à destination des unités réceptrices (qu'elles soient « basiques » ou avancées) est sécurisée par chiffrement ce qui limite drastiquement les possibilités de subtilisation d'informations personnelles du consommateur. En outre, le signal FM (ou encore UHF/VHF) ainsi diffusé selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention est un flux sécurisé permettant l'utilisation de trames RDS/DAB existantes, en particulier les trames Open Data Applications (ODA), sécurisées par un algorithme de chiffrement, par exemple l'algorithme AES 128-bit, permettant d'empêcher le contrôle malintentionné d'une unité réceptrice par utilisation malveillante d'un message préalablement intercepté, enregistré et rediffusé.
Unité réceptrice de type « basique » On décrit en relation avec les figures 4 et 5 les différentes caractéristiques d'une unité réceptrice UR 42 de type basique. Plus précisément, selon un mode de réalisation préféré, les principaux éléments constitutifs d'une unité réceptrice (UR) sont les suivantes: - un récepteur 420, permettant de réceptionner les commandes d'activation/désactivation émises par les moyens de diffusions de commande 40, préférentiellement il s'agit d'un récepteur radio (50) par exemple de type RDS 76108 MHz apte à recevoir des signaux FM-RDS à une fréquence préalablement choisie, un tel récepteur comprend notamment une antenne FM intégrée pour une sensibilité élevée ; une unité 421 comprenant un microcontrôleur sécurisé avec logiciel embarqué apte à mettre en oeuvre un algorithme de déchiffrement des commandes chiffrées reçues, par exemple un algorithme de type AES 128 bits ; une unité relais 422 intégrée, par exemple de 10 A, appliquant par exemple une commande ON / OFF au moyen d'un interrupteur 4200 afin d'activer ou désactiver la charge d'alimentation 48 auquel l'unité réceptrice 42 est connectée. En outre, la figure 5 illustre la forme avantageusement compacte de cette unité réceptrice dont la longueur et la largeur sont respectivement de l'ordre de 67 et 55 mm. En effet, grâce au système de l'invention, il est possible de minimiser au maximum le nombre de fonctions effectuées par l'unité réceptrice basique ce qui permet d'en réduire les dimensions et en conséquence le coût de production. Une telle compacité permet une intégration directe de l'unité réceptrice dans les gros appareils ménagers à "effacer" (système de climatisation, système de chauffage, etc.), mais également dans les appareils ménagers légers (chargeurs, stations d'accueil pour les appareils nomades) ou encore dans une prise d'alimentation. Ainsi, il est possible d'affiner autant que désiré le maillage du réseau énergétique sur lequel on souhaite appliquer l'effacement diffus.
Unité réceptrice avancée a- structure Comme déjà mentionné précédemment une unité réceptrice avancée est une unité réceptrice basique évoluée du fait qu'elle met en oeuvre des fonctionnalités supplémentaires. Ainsi, la figure 4 illustre de manière schématique une première partie 430 de l'unité réceptrice avancée 43 comprenant les mêmes éléments constitutifs que l'unité réceptrice (UR) 42 précédemment décrite, à savoir : - un récepteur 4302, permettant de réceptionner les commandes d'activation/désactivation émises par les moyens de diffusions de commande 40, préférentiellement il s'agit d'un récepteur radio par exemple de type RDS 76-108 MHz apte à recevoir des signaux FM-RDS à une fréquence préalablement choisie, un tel récepteur comprend notamment une antenne FM intégrée pour une sensibilité élevée, - une unité 4303 comprenant un microcontrôleur sécurisé avec logiciel embarqué apte à mettre en oeuvre un algorithme de déchiffrement des commandes chiffrées reçues, par exemple un algorithme de type AES 128 bits, une unité relais 4301 intégrée, par exemple de 10 A, appliquant par exemple une commande ON / OFF au moyen d'un interrupteur 4300 afin d'activer ou désactiver la charge d'alimentation 47 auquel l'unité réceptrice avancée 43 est connectée. Les éléments de l'unité réceptrice avancée 43 (URA) permettant de mettre en oeuvre des fonctionnalités supplémentaires sont schématiquement représentés dans une seconde partie 431 et sont les suivants : un récepteur-enregistreur de données 4310 permettant la réception et l'enregistrement de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation reçues pour un groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient ainsi que l'unité réceptrice basique précédemment décrite, le récepteur-enregistreur comprend en outre une horloge temps réel synchronisée par le signal 41 de radio diffusion FM-RDS émis par les moyens de diffusion de commande 40, des moyens de transmissions 4312 apte à transmettre sur requête les données enregistrées, ces moyens peuvent par exemple correspondre à une connexion Ethernet sans fil (WIFI, Bluetooth, Zigbee) ou filaire (par exemple par les lignes électriques), une unité de mesure de la fréquence du courant électrique 4311, une unité de mesure de l'amplitude de la tension du courant électrique 4313. Selon une variante, il est possible que les moyens de transmissions 4312 transmettent également périodiquement les données enregistrées, sans requête des moyens de diffusion de commandes, selon une période prédéterminée par l'opérateur énergétique ou une autre organisation. Selon une autre variante, il est également possible que les moyens de diffusion de commande émettent périodiquement une requête de restitution des données enregistrées, selon une période prédéterminée par l'opérateur énergétique. b- une fonction supplémentaire d'enregistrement de données Selon une variante de réalisation, l'unité réceptrice avancée pourrait également mesurer et enregistrer la quantité de charge électrique sur laquelle l'action (ON, OFF, etc.) est appliquée. Les informations enregistrées par l'unité réceptrice avancée peuvent être téléchargées à la demande et rapatriées de façon différée vers les moyens de diffusion de commande pour traitement statistique par le module de gestion statistique. Différents types de voies montantes mise en oeuvre par les moyens de transmission 412 peuvent être utilisées pour transmettre ces informations afin de créer les données historiques nécessaires au modèle statistique tels qu'une voie montante de type directe appartenant au groupe : ligne électrique de l'unité réceptrice avancée, communication sans fil, ou une voie montante de type indirecte basée sur une transmission de proche en proche d'une unité réceptrice avancées à une autre en direction desdits moyens de diffusion de commande. En effet, 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). De manière simplifiée, la figure 4 représente une unité réceptrice de type basique et une unité réceptrice avancée. Cependant, il est nécessaire de comprendre que l'un des intérêts de l'invention réside dans le fait que le nombre des unités réceptrices avancées est beaucoup plus faible que celui des unités réceptrice de type basique, afin de limiter le coût de l'installation et la maintenance du système complet. Ainsi, pour un groupe de dix unités réceptrices, neuf basiques et une avancée, une seule voie montante est mise en oeuvre par l'unité réceptrice avancée représentative du groupe logique alors que dix liaisons montantes auraient été nécessaires selon l'art antérieur. Ces coûts moindres sont par ailleurs obtenus grâce à l'utilisation du modèle statistique. Du fait que le modèle statistique est périodiquement ou continuellement mis à jour grâce aux données enregistrées par les unités réceptrices avancées, chaque unité réceptrice avancée doit être judicieusement placée afin de collecter des informations représentatives d'un groupe logique défini selon un critère prédéterminé. En effet, une utilisation « intelligente » de la notion de groupe logique confère une souplesse et permet une reconfiguration dynamique du réseau énergétique. L'unité réceptrice avancée est donc l'unité réceptrice représentante d'un groupe logique et enregistre toutes les opérations effectuées suites aux commandes reçues en provenance des moyens de diffusion de commandes. Ainsi, lorsqu'une première commande 44 est émise à destination d'une unité réceptrice basique et une deuxième commande 45 à destination d'une unité réceptrice avancée, ces deux commandes sont, selon un premier mode de réalisation, enregistrées par l'unité réceptrice avancée. Bien entendu, l'émission de deux commandes n'est qu'une option : une seule commande peut tout à fait servir à activer/désactiver conjointement une pluralité d'unités réceptrices et une unité réceptrice avancée. Une seule commande peut également être utilisée pour activer/désactiver conjointement une pluralité de groupes d'unités réceptrices (chaque groupe comprenant une pluralité d'unités réceptrices et au moins une unité réceptrice avancée). c- une fonction supplémentaire de relais de commandes Selon une variante de ce premier mode de réalisation (non représentée), l'unité réceptrice avancée peut également comprendre des moyens de diffusion de commandes, de sorte à être apte à réémettre une commande d'activation/désactivation d'une charge d'alimentation connectée à une unité réceptrice du groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient, et à destination de cette unité réceptrice connectée à ladite charge. En effet, selon la position de l'unité réceptrice potentiellement visée par la commande d'activation/désactivation émise par les moyens de diffusion de commandes, il est possible que le niveau de réception radio soit faible. C'est par exemple le cas si la charge potentiellement visée est isolée par exemple dans un sous-sol. Cette variante permet donc à une unité réceptrice avancée de réémettre la commande à destination de l'unité réceptrice isolée afin d'augmenter le niveau d'émission et garantir une bonne réception de cette commande par l'unité réceptrice potentiellement visée. Ainsi, selon ce premier mode de réalisation, chaque unité réceptrice de type « basique » 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 unité réceptrice 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. Selon ce premier mode de réalisation, l'unité réceptrice avancée permet donc de « tracer » et de prouver les opérations d'effacement qui ont été réalisées au sein d'un groupe. Cette application revêt par exemple de l'intérêt pour un particulier qui souhaite conserver une trace précise et détaillée de l'effacement diffus réalisé au sein de sa résidence en cas d'un éventuel litige propre à sa facture énergétique. d- une fonction supplémentaire de point d'entrée des commandes du groupe qu'elle représente Selon un second mode de réalisation, on peut au contraire chercher à minimiser le flux de données et donc le débit nécessaire pour diffuser les commandes. En effet, les signaux de diffusion ont généralement une bande passante et une capacité limitées, notamment pour les signaux de type FM-RDS. Et si l'on vise une réponse rapide réactive des unités réceptrice d'un groupe logique à une commande, le nombre de messages transmis doit être limité. La notion de groupe est, selon ce second mode de réalisation utilisée, à cette fin. En effet, la mise en oeuvre d'un groupe logique selon l'invention permet de mutualiser certaines caractéristiques des unités réceptrices qui le composent. Une telle mutualisation étant par exemple créée sur requête de l'opérateur énergétique souhaitant acquérir et mettre en oeuvre le système selon l'invention.
En outre, comme déjà mentionné en relation avec la figure 3 une unité réceptrice donnée peut être affectée à un ou plusieurs groupes, en fonction des besoins de l'opérateur du réseau énergétique. Selon ce second mode de réalisation, un message envoyé à un groupe aura une incidence sur l'ensemble de ses membres. Le nombre de messages RDS contenus dans les signaux FM-RDS est par conséquent réduit et plusieurs unités réceptrices ayant en commun le ou les liens logiques du groupe peuvent être commandées avec un seul message. Incidemment, on comprend de l'explication précédente que l'un des avantages de l'invention réside dans la possibilité de configurer de manière efficace et continue les groupes qui composent le système : en fonction des besoins, une UR donnée peut appartenir à un premier groupe à un instant donné et à un autre groupe l'instant suivant. e- une fonction supplémentaire de surveillance de la stabilité du réseau énergétique En effet, la stabilité en fréquence des réseaux énergétiques 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. Avantageusement, la solution proposée selon l'invention met en oeuvre une surveillance de la fréquence du réseau énergétique et permet, en fonction du résultat de cette surveillance, de mettre un appareil, connecté à une unité réceptrice, sous ou hors tension, afin de préserver l'intégrité du réseau énergétique (et celle de l'appareil lui-même par la même occasion).
Pour permettre une mesure précise de cette dérive de fréquence à l'échelle d'un réseau par exemple électrique, il est nécessaire que la mesure soit faite de façon parfaitement synchronisée. Il est nécessaire pour cela que toutes les unités réceptrices avancées soient dotées d'un outil de synchronisation leur permettant les mesures suivantes : mesurer précisément les déviations de fréquence ; 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. Ainsi, la figure 4 illustre par exemple que l'unité réceptrice avancée comprend une 10 unité de mesure de la fréquence du courant électrique 4311, et une unité de mesure de l'amplitude de la tension du courant électrique 4313, aptes respectivement à mettre en oeuvre les mesures précises de déviations de fréquence et du contenu harmonique des formes d'onde du courant électrique d'une part, et les mesures de variation de l'amplitude de tension ainsi que des courants et tensions transitoires d'autre part. 15 Différentes méthodes peuvent être utilisées pour obtenir la synchronisation des unités réceptrices avancées. En particulier, pour la diffusion des commandes par signal FM-RDS on utilise par exemple : - un signal diffusé, comprenant d'un train de trame RDS particulier. - le pilote RDS qui est très stable et qui peut être extrait du côté récepteur afin 20 d'être utilisé comme une référence de temps global (les émetteurs FM utilisent par exemple 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 basé sur le fait qu'après le décodage de chaque bloc RDS, un signal d'interruption est généré à destination du 25 système d'exploitation embarqué (OS) de l'unité réceptrice avancée à une fréquence stable. Le choix de la méthode de synchronisation dépend de la précision nécessaire et se détermine en fonction d'un compromis de paramètres tels que : le coût global, la précision requise, le temps de synchronisation, la couverture, etc. Ces données sont enregistrées par 30 l'URA afin d'être transmises, à la demande ou non, aux moyens de diffusion de commande et/ou de gestion du réseau.
Dans ce mode de réalisation, la synchronisation des différentes unités de réception entre elles s'appuient sur les caractéristiques intrinsèques du signal RDS : un débit de données constant et fixe de 1187,5 bps modulés par un ton fixe à 3 x 19 KHz de la porteuse FM une trame RDS étant constituées de 124 bits peut être considérée comme une base de temps de 21,894 us. À chaque fois qu'une trame RDS est reçue, une interruption est générée constituant une horloge de base 21,894 us. Il est possible de créer au niveau logiciel d'autre base de temps sur la base d'un message constitué d'un nombre de trame RDS défini, constituant 10 une horloge de base de N x 21,894 us. Chaque unité réceptrice dispose aussi d'une horloge de référence pour le processeur embarqué (aujourd'hui de 6 MHz Clockpro). Le principe est de constituer une horloge 'virtuelle' et donc une base de temps commune à tous les récepteurs dépendant du même émetteur RDS ou disposés dans un 15 rayon géographique prédéterminé. Pour constituer une horloge commune à tous les unités réceptrices une trame d'initialisation est transmise et une base de temps d'une horloge virtuelle est créée selon la granularité de la fréquence du processeur embarqué. 5.3 Description d'un mode de réalisation du procédé de gestion de la 20 consommation énergétique On présente en relation avec la figure 6, le procédé de gestion de la consommation énergétique 60 selon l'invention. Un tel procédé comprend : A u moins une étape de diffusion de commandes 61 25 d'activation/désactivation de charges d'alimentation par des moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation ; une pluralité 621 d'étapes de réception mise en oeuvre par une pluralité d'unités réceptrices (UR), chaque unité 620 de la pluralité d'unités réceptrices étant connectée à une charge d'alimentation dédiée, et apte à 30 réceptionner au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge d'alimentation ; - au moins une étape de réception 631 mise en oeuvre par au moins une unité réceptrice avancée (URA), ladite unité réceptrice avancée 630, mettant en oeuvre au moins une étape : - de réception d'au moins une commande d'activation/désactivation d'une charge d'alimentation, et - d'enregistrement de données de ladite au moins une commande d'activation/désactivation de charges d'alimentation reçues pour un groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient, ledit groupe comprenant en outre au moins une unité réceptrice de ladite pluralité d'unités réceptrices ; - une pluralité 632 d'étapes d'activation/désactivation de charges d'alimentation mise en oeuvre par une pluralité d'unités réceptrices (UR) et par une pluralité d'unités réceptrices avancées (URA); - une pluralité 633 d'étapes de transmission, sur requête desdits moyens de diffusion de commande, desdites données enregistrées, par ladite pluralité d'unités réceptrices avancées (URA). Par ailleurs, le procédé comprend en outre une étape d'initialisation de la pluralité d'unités réceptrices et de ladite pluralité d'unités réceptrices avancées mettant en oeuvre une identification unique de chaque unité par association au caractéristique de la charge dédiée à laquelle ladite unité est connectée. 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.30

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Système de gestion de la consommation énergétique, caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens de diffusion (31, 40) de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation ; une pluralité d'unités réceptrices (42) (UR), chaque unité de ladite pluralité d'unités réceptrices comprenant des moyens de connexion (422, 4200) à une charge d'alimentation dédiée (48), et des moyens de réception (420) d'au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge d'alimentation, émise par lesdits moyens de diffusion (31, 40) ; - au moins une unité réceptrice avancée (43) (URA), ladite unité réceptrice avancée (43) comprenant : - des moyens de connexion (4300, 4301) à une charge d'alimentation dédiée, - des moyens de réception (4302) d'au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge d'alimentation, et - un récepteur-enregistreur (4310) de données permettant la réception et l'enregistrement de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation reçues pour un groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient, ledit groupe comprenant en outre au moins une unité réceptrice de ladite pluralité d'unités réceptrices ; ladite pluralité d'unités réceptrices avancées (URA) comprenant des moyens de transmission (4312) desdites données enregistrées.
  2. 2. Système de gestion de la consommation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation transmettent lesdites commandes dans des signaux (41) radio FM-RDS ou des signaux de télévision des bandes VHF/UHF à une fréquence prédéterminée.
  3. 3. Système de gestion de la consommation énergétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de diffusion comprennent des moyens de chiffrement (402) desdites commandes d'activation/désactivation de chargesd'alimentation, et en ce que lesdites unité réceptrices ou réceptrices avancées comprennent réciproquement des moyens de déchiffrement (421, 4303) desdites commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation.
  4. 4. Système de gestion de la consommation énergétique selon la revendication 1, lesdits moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation comprennent en outre un module de gestion statistique (310) desdites charges d'alimentation.
  5. 5. Système de gestion de la consommation énergétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une unité réceptrice de ladite pluralité d'unités réceptrices peut être affectée à plusieurs groupes d'unités réceptrices.
  6. 6. Système de gestion de la consommation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites unités réceptrices avancées comprennent en outre des moyens de contrôle de la stabilité d'un réseau énergétique appartenant au groupe comprenant : une unité de mesure de fréquence (4311) du courant électrique, une unité de mesure de l'amplitude (4313) de la tension électrique.
  7. 7. Système de gestion de la consommation énergétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites unités réceptrices avancées comprennent en outre un module de synchronisation comprenant au moins un des moyens appartenant au groupe : moyens de détection d'une trame RDS prédéterminée desdits signaux FM- RDS à une fréquence prédéterminée, moyens de détection d'un pilote RDS, moyen de décodage dudit signal RDS et moyens de détection d'un indicateur d'interruption séparant chaque bloc RDS décodé.
  8. 8. Système de gestion de la consommation énergétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une unité réceptrice avancée comprend des moyens de réémission de commande d'activation/désactivation d'une charge d'alimentation connectée à une unité réceptrice du groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient, à destination de ladite unité réceptrice connectée à ladite charge.
  9. 9. Système de gestion de la consommation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites données enregistrées sont transmises par l'unitéréceptrice avancée sur requête desdits moyens de diffusion de commandes et utilisent : une voie montante appartenant au groupe comprenant : une ligne électrique de l'unité réceptrice avancée, une communication sans fil, une voie montante basée sur une transmission de proche en proche.
  10. 10. Procédé de gestion de la consommation énergétique (60), caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une étape de diffusion (61) de commandes d'activation/désactivation de charges d'alimentation par des moyens de diffusion de commandes d'activation/désactivation ; - une pluralité (621) d'étapes de réception mise en oeuvre par une pluralité d'unités réceptrices (UR), chaque unité (620) de ladite pluralité d'unités réceptrices étant connectée à une charge d'alimentation dédiée, et étant apte à réceptionner au moins une commande d'activation/désactivation de ladite charge d'alimentation; - au moins une étape de réception (631) mise en oeuvre par au moins une unité réceptrice avancée (URA), ladite unité réceptrice avancée (630), mettant en oeuvre au moins une étape : - de réception d'au moins une commande d'activation/désactivation de d'une charge d'alimentation, et - d'enregistrement de données de ladite au moins une commande d'activation/désactivation de charges d'alimentation reçues pour un groupe d'unités réceptrices auquel elle appartient, ledit groupe comprenant en outre au moins une unité réceptrice de ladite pluralité d'unités réceptrices ; - une pluralité (632) d'étapes d'activation/désactivation de charges d'alimentation mise en oeuvre par une pluralité d'unités réceptrices (UR) et par une pluralité d'unités réceptrices avancées (URA); - une pluralité d'étapes de transmission (633), sur requête desdits moyens de diffusion de commande, desdites données enregistrées, par ladite pluralité d'unités réceptrices avancées (URA).
  11. 11. Procédé de gestion de la consommation énergétique selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'initialisation de ladite pluralité d'unités réceptrices et de ladite pluralité d'unités réceptrices avancées mettant en oeuvre une identification unique de chaque unité par association au caractéristique de la charge dédiée à laquelle ladite unité est connectée.
  12. 12. Programme d'ordinateur caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de code programme pour la mise en oeuvre du procédé de gestion de la consommation énergétique selon la revendication 10, lorsque le programme est exécuté par un processeur.
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