OA19412A - Dispositif de supervision et de contrôle d'un équipement de distribution électrique. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de gestion des réseaux de distribution électrique constitué principalement d'une Unité de Commande, d'un module d'alimentation et de cartes d'entrées/sorties capables de remonter des données binaires de contacts et de mesures les grandeurs électriques courant et tension. Le dispositif est doté d'une Carte de communication d'un opérateur téléphonique permettant de faire des commandes en SMS mais aussi via une connexion sans fil à travers des protocoles industriels de haut niveau. L'invention permet la supervision et la contrôle d'un quelconque équipement dans la chaîne de fourniture et de distribution d'électricité (poste de transformation et de distribution électrique, réseaux d'éclairages public, groupe électrogène, centrale solaire, ...). Ce genre de système trouve d'importantes applications. Notamment dans le domaine de la gestion des réseaux de distribution d'électricité.

Description

La description suivante accompagnée des dessins ci-annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée *

L’invention propose un dispositif de supervision et de contrôle (10) d’un équipement de distribution électrique (11 et 12).

Le boîtier dans son principe et son fonctionnement est bâti sur l'utilisation d'une unité 35 de contrôle à microcontrôleur (20) avec tous ses équipements annexes permettant la gestion de cartes d’entrées (21) /sorties(22), de cartes métier électriques -mesures de courant (23) et mesures de tension (24) et d’interface de communication (25). Le tout est alimenté à travers une carte d’alimentation (26).

L’organe de contrôle centrale (20) interagit avec un circuit d’interface pour la connexion d’un modem avec la technologie (GSM/GPRS/3G/4G) ou tout autre réseau de communication informatique et télécommunication (13). Une carte SIM d’un opérateur téléphonique est logée dans le dispositif avec possibilité de redondance des moyens de communications (double SIM, couplage Ethernet et GSM).

L’invention permet une mesure de l’énergie électrique circulant au niveau de l’équipement à superviser. La mesure est réalisée en particulier grâce à des circuits de mesures de courants (23) et tension (24) :

· Des transformateurs de courant (30) à installer sur le circuit d’alimentation de l’équipement. Les transformateurs de courant sont de préférences de type ouvrant pour une installation sans déconnexion de câble sur chaque phase et le neutre. Le dispositif est câble de lire directement des informations venant du secondaire du transformateur en courant (0-5A) ou en tension continu (015 10VDC) à travers la carte mesure courant (31).

• Un transformateur de tension (32) capable de délivrer au secondaire une tension alternative variant de 0 à 230V en tension simple. Le dispositif est câble de lire directement les valeurs de tension sans transformation intermédiaire si la tension simple estjnférieure à 230V grâce à laj:arte mesure de tension (33).

L’invention permet de lire diverses informations sur l’état de l’équipement grâce à une carte d’entrée binaire (21) protégées grâces à des optocoupleurs. Les informations ^{: !} comprennent, sans s’y limiter : «ppnre rr .«©mu • Position Interrupteur ou disjoncteur Ouvert • Position Interrupteur ou disjoncteur Fermée · Position Sectionneur de Terre Ouvert • Position Sectionneur de Terre Fermée

Statut Gaz SF6 • Statut Relais détecteur de défaut • Bouton local distance

Le dispositif permet d’effectuer des opérations de contrôle grâce à une carte de sortie (22) munie de relais de commande pour effectuer principalement des opérations Ouverture et de Fermeture. La carte a la particularité de pouvoir accueillir plusieurs gammes de relais.

Une entrée analogique supplémentaire permet de mesurer la température grâce à une sonde qui y est connectée.

Le dispositif a la capacité d’acquérir des contacts à partir de relais détecteurs de défauts existants (40) ou d’acquisition de données à partir de centrales de mesures (43) ou de relais de protection électrique (44) existants.

Le dispositif est alimenté par une source autonome d’énergie nécessaire pour maintenir le fonctionnement normal en cas de coupure d’électricité. Pour ce faire le dispositif est dotée d'une carte d’alimentation électrique (26) avec les caractéristiques suivantes :

• Module Alimentation : Alimentation en 230V AC ou avec une tension continue pouvant varier de 12V à 50VDC avec une possibilité de brancher directement une pile type lithium longue durée ou un panneau solaire photovoltaïque (45) • Module Chargeur Batterie : Capacité de charger une batterie 12V 36AH avec une fonction de gestion de la charge de la batterie.

• Module Convertisseur de puissance : capacité de convertir la tension 12VDC en 24VDC ou 48VDC pour l’alimentation de moteur de réarmement (34).

Le module est doté de moyens de Protection contre la foudre et les surtensions.

Le module dispose au choix d’Ecran LCD paramétrable pour afficher en local les informations essentielles ainsi que des boutons de commande.

L’organe de contrôle centrale embarque un mini serveur web permettant de configurer, tester, commander et visualiser sur navigateur internet, à partir de plusieurs équipements : PC, smartphones, tablettes numériques. La Commande et l’acquisition de mesures peut se faire par SMS, USSD ou connexion sans fil à partir d’un téléphone via une application Android, Apple ou web (16).

Le module intègre la gestion de la cybersécurité grâce au chiffrage des échanges et la différenciation des logins. r

Pour la communication avec le superviseur central (15) des protocoles de communication industriels sont implémentés avec une préférence pour le Modbus, IEC 60870-5-104 sans se limiter à ceux-là. Ces protocoles peuvent se faire en particulier en utilisant le canal SMS. Le module à la capacité de communiquer avec des compteurs d’énergie avec le protocole DLMS/COSEM sans se limiter à celui-ci.

Le module permet la possibilité de se connecter en local via un port USB pour les besoins de configuration et de mise à jour du micro logiciel.

Le dispositif est intégré dans un boîtier (46) permettant d’être fixée à l’intérieur d’un poste de distribution électrique (49) ou sur un poteau (48) et dans ce cas il est étanche.

Le dispositif de surveillance et de gestion à distance du réseau électrique de distribution est un boîtier intelligent (50) qui assure le monitoring et la télécommande des équipements sur lesquels il est installé grâce à des algorithmes d’intelligence artificielle (60). Il a la capacité de communiquer avec les équipements avoisinants pour partage d’information (système multi agent, gestion intelligente décentralisée). Il peut en particulier le faire avec l’équipement amont qui l’alimente (père) et les équipements qu’il alimente (fils). Contrairement au mode classique décentralisé, cette possibilité permet l’avènement d’une intelligence locale et décentralisée permettant d’agir d’une manière proactive grâce notamment à une base de connaissance locale (51).

Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon les cas les différentes caractéristiques exposés précédemment

Exemple :

Contrôle d’un départ Haute Tension de poste de distribution électrique

Contrôle d’un départ Basse Tension avec disjoncteur

Contrôle d’un départ Basse Tension avec interrupteur

Supervision d’un relais détecteur de défauts.

Contrôle d’un groupe électrogène.

Contrôle d’une centrale solaire.

Contrôle d’un réseau d’éclairage public.

Contrôle au niveau du tableau General Basse Tension (TGBT), Tableau Urbain (TUR), Tableau d’interface (TlPI), Disjoncteur qui peut être composé de plusieurs départs

Contrôle au niveau des coffrets, des niches et points de dérivations du réseau distribution basse tension.

Il faut noter que l’invention n’est pas limitée aux exemples cités précédemment et de nombreux aménagements peuvent être apportés sur ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.

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FIGURES

D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée d’un mode de mise en oeuvre nullement limitatif et des dessins annexés sur lesquels :

La Figure 1 est un schéma électrique illustrant le principe de la supervision et du contrôle d’un équipement de distribution électrique selon l’invention.

La Figure 2 est une vue simplifiée illustrant les différents modules électroniques composant l’invention

La Figure 3 est ime vue simplifiée illustrant le principe de mesure de l’énergie électrique circulant au niveau de l’équipement à superviser en utilisant l’invention.

- La Figure 4 est une vue simplifiée illustrant la possibilité d’agréger des informations venant de divers dispositifs existants dans les postes de distribution électriques en utilisant l’invention

- La Figure 5 est une architecture du module d’intelligence artificielle embarquée dans le dispositif pour la gestion décentralisée

La Figure 6 illustre l’algorithme d’intelligence pour la gestion autonome implémenté dans le dispositif objet de l’invention.

Claims (10)

1. Système de gestion de distribution électrique réalisé par la mise en synergie de plusieurs dispositifs techniques caractérisé par ce qu'il est constitué , principalement:

imité de Commande, d’un module d’alimentation et de cartes d’acquisition I/O capables de remonter des données binaires de contacts et de mesures les grandeurs électriques courant et tension/ï une Carte de communication GSM/GPRS/3G/4G.

2. Système de gestion de distribution électrique selon la revendication 4— caractérisé par^âisponibilité de protocole de communication industriel de haut niveau (IEC 60870-5-104, Modbus) permettant de faire des communications en SMS mais aussi via une connexion sans fil >

3. Système de gestion de distribution électrique selon la revendication 4caractérisé en ce que l'alimentation et la commande^^/se faire suivant plusieurs niveaux de tension 12, 24, 48V sans nécessité d’ajouter des modules externes.

4. Système de gestion de distribution électrique selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'alimentation peut se faire sur la base d’un panneau solaire ou d’une pile lithium longue durée.

5. Système de gestion de distribution électrique selon la revendication 2 caractérisé par la possibilité de communiquer avec un superviseur central par tout réseau informatique et télécommunication à travers un terminal par fil, par air, CPL, LoRa, Tetra sans s’y limiter. fferL

6. Système de gestion de distribution électrique selon la revendication 2 caractérisé par un boîtier qui peut être installé directement en interne ou en externe.

7. Système de gestion de distribution électrique selon l'ensembledes revendications précédentes caractérisé par le fait qu’il peut contrôlerdes réseaux basse tension, éclairage public, groupe électrogène et centrale solaire.

8. Système de gestion de distribution électrique selon l'ensembledes revendications précédente^caractérisé par le fait qu’il est muni d’un dispositif de protection contre la foudre et les surtensions.

9. Dispositif de supervision et de contrôle d’un équipement de distribution électrique selon toutes les revendications précédentes permettant un contrôle combiné des équipements de la moyenne tension et de la basse tension.

10. Dispositif de supervision et de contrôle d’un équipement de distribution électrique selon toutes les revendications précédentes ayant la capacité de communiquer avec des équipements similaires avoisinants pour partage d’information grâce à des algorithme d’intelligence artificielle (système multi agent) avec notamment l’équipement amont qui l’alimente (père) et les équipements qu’il alimente (fils).