Guide d’intégration pour le comptage d’une centrale électrique selon les exigences pour les générateurs (2016/631) RfG

Lettre d’information n° 24

Suite à l’expiration des périodes transitoires pour la certification des unités de production selon les directives de raccordement VDE dans la zone allemande, de nombreuses questions reviennent régulièrement concernant l’installation correcte du système d’enregistrement des défauts requis pour démontrer la conformité selon la directive européenne pour les unités de production (2016/631). Le guide suivant devrait permettre de savoir, d’une part, quelles sont les particularités requises et, d’autre part, quels composants doivent être sélectionnés pour que le système fonctionne.

Il est nécessaire de procéder à des essais avec une technologie de mesure de haute précision.

Les erreurs de planification dans la construction d’unités de production à grande échelle entraînent souvent une augmentation des coûts et un retard dans la certification. Il est vrai qu’il s’agit là d’une question très complexe. Selon le chapitre 6.4 de la norme VDE-AR 4110, l’enregistrement des défauts et la surveillance de la qualité de l’énergie sont recommandés pour les stations de transfert dans les cas justifiés. Pour les systèmes dans la procédure de vérification individuelle, l’exigence est formulée de manière plus détaillée. Dans ce cas, un enregistreur doit être installé pour « pouvoir vérifier en permanence les exigences relatives au maintien dynamique du réseau en service, si le respect des exigences relatives au maintien dynamique du réseau n’a pas déjà pu être démontré par des mesures lors de la mise en service » [extrait normalisé de la norme VDE-AR 4110]. Cet essai de mesure doit bien entendu être effectué à l’aide d’une technique de mesure appropriée et de haute précision, testée conformément à la norme.

La procédure de vérification individuelle requise pour certains systèmes avec l’installation d’un enregistreur de défauts pour le contrôle de la conformité, qui doit être effectuée par un organisme de certification accrédité, exige un degré élevé de coordination entre tous les acteurs concernés. Tout d’abord, la technologie de mesure appropriée, qui répond à toutes les exigences, doit être sélectionnée pour la procédure de vérification. En outre, l’expertise nécessaire est requise pour l’installation correcte de la technologie de mesure. En outre, certaines exigences relatives aux transducteurs utilisés doivent être prises en compte, ainsi que les vérifications nécessaires pour garantir les précisions requises (étalonnages DAKKS) des technologies utilisées. En ce qui concerne le contrôle de conformité ultérieur, un échange de données semestriel facile à mettre en œuvre doit être assuré.

Ce guide donne un aperçu pratique des éléments les plus importants pour garantir et faciliter une chaîne de mesure fiable.

VDE-AR 4110
Figure 1 : Composants nécessaires à une centrale électrique dans le cadre de la procédure d’essai individuelle

Exigences relatives aux enregistreurs de défauts

Selon l’annexe F de la directive de raccordement, l’enregistreur de défauts doit être certifié conformément à la classe A de la norme CEI 61000-4-30 (Ed. 3) afin de garantir la sécurité et la précision des mesures. L’annexe F exige que la fréquence d’échantillonnage des enregistreurs soit d’au moins 1 kHz. Toutefois, pour l’évaluation des supra-harmoniques de tension et de courant dans la bande de fréquence de 2-9 kHz, qui est subdivisée en bandes de 200 Hz conformément à la norme DIN EN 61000-4-7, il est essentiel de prévoir des fréquences d’échantillonnage plus élevées pour la mesure. Par conséquent, une fréquence d’échantillonnage minimale de 20 kHz est nécessaire pour pouvoir effectuer les mesures requises conformément à la norme FGW TR 3.

Afin de garantir un enregistrement cohérent des données même en cas de panne et de coupure de courant et de documenter la réaction d’EZA même en cas de coupure de courant, il est recommandé dans tous les cas d’utiliser un système UPS pour l’appareil de mesure et les composants supplémentaires tels que l’infrastructure de communication (commutateurs, passerelles, serveurs). Bien entendu, l’appareil de mesure de la qualité de l’énergie utilisé ne doit pas perdre de paramètres ni de données, même lorsqu’il est hors tension. Cela doit être garanti par l’appareil de mesure et la configuration. Des données fiables sont nécessaires, en particulier en cas de défaillance.

Dans ce contexte, la synchronisation temporelle joue un rôle important. Une synchronisation externe, par exemple par GPS, est donc nécessaire pour garantir une précision maximale de 25 µs dans l’ensemble du système. La précision de l’ensemble de la chaîne de mesure revêt une grande importance dans le processus de détection.

Cependant, la précision du résultat de la mesure ne dépend pas seulement d’un appareil de mesure de haute précision avec une déviation maximale de 0,1% et de la vérification correspondante, mais l’erreur totale de toute la chaîne de mesure est influencée de manière significative par les transducteurs utilisés.

Ainsi, par exemple, les transformateurs utilisés doivent également être capables de transmettre des supra-harmoniques sans erreur. Dans la gamme des moyennes et hautes tensions, il existe déjà une grande variété de transformateurs sur le marché qui peuvent également transmettre des fréquences dans la gamme 2-9 kHz avec des déviations <0,1%. En particulier dans les systèmes DCA avec alimentation contrôlée par liaison CC, les fréquences d’horloge dominantes sont souvent responsables d’effets de rétroaction tels que l’augmentation de la génération de bruit, comme le montre la figure 2.

Par exemple, les transducteurs qui peuvent capter la gamme de fréquences supérieure de 2 à 9 kHz sont généralement équipés de sorties de 3,25 V/√3 au lieu de 100 V/√3. Dans tous les cas, le rapport d’impédance entre la sortie du transducteur et l’entrée de l’encodeur doit correspondre. Il est donc nécessaire de vérifier les exigences respectives en matière d’impédance avant l’acquisition et de clarifier à l’avance les données nécessaires pour l’instrument de mesure et l’entrée de mesure sélectionnée avec le fournisseur du transducteur à utiliser.

VDE-AR 4110 windkraftanlage
Figure 2 : Empreinte digitale d’une centrale éolienne dans la plage 2-9 kHzb

Mesure avec des capteurs
Simple et très précis

Le PQI-DE permet un large éventail de combinaisons et de situations d’installation, tant dans le domaine de la mesure de la tension que par le biais des diverses possibilités de mesure du courant, y compris dans le domaine du rééquipement, par exemple grâce aux entrées Rogowski de haute précision pour la mesure du courant.

  • 100 V 2 MOhm || 25 pF
  • 100 V / 400 V / 690 V 10 MOhm || 25 pF
  • 3.25 V 2 MOhm || 50 pF for small-signal transducers according to IEC 61869-11 (SELV)
  • 4 current inputs for transducers 1 A/5 A (MB max. 10 A)
  • 4 current inputs for protection transformers 1 A/5 A (MB max. 100 A)
  • 4 current inputs for Rogowski clamps (Input 350 mV)
  • 4 current inputs for current clamp meter (AC converter 0.5 V input)

Étalonnage DAKKS requis

Pour assurer et garantir les précisions, un étalonnage DAKKS est nécessaire avant la livraison et l’installation de l’appareil de mesure. L’étalonnage standard en usine n’est pas suffisant pour la certification.

C’est pourquoi A. Eberle GmbH & Co. KG exige un étalonnage DAKKS étendu par un laboratoire certifié, également dans le domaine des supra-harmoniques pour les appareils de mesure.

Selon la directive de raccordement, l’organisme de certification a pour tâche d’évaluer les données de mesure au moins tous les six mois. À cette fin, un échange de données simple et sans faille doit être assuré. En outre, le système doit être en mesure de fournir une solution logicielle appropriée pour évaluer les données. Il est important d’utiliser un système doté d’interfaces simples, flexibles et ouvertes, qui peuvent être adaptées aux conditions sur site et aux solutions de communication.

VDE-AR 4110 dakks

Exigences du système

Simple
Dans le cas le plus simple, le transfert des données de l’appareil de mesure à l’organisme de certification doit se faire en insérant une carte SD et en copiant l’ensemble de la mémoire interne. La lecture dans un logiciel d’évaluation de la qualité de l’énergie fonctionne de la même manière selon une procédure « plug & play ».

Souplesse
Du simple transfert de données par insertion d’une carte SD au transfert automatisé de données par radio mobile, SHDSL ou Ethernet : toujours sans problème, même en cas de mauvaise qualité de connexion. Des solutions système diverses et personnalisables devraient être possibles.

Ouvert
Comtrade ou PQDIF en standard via IEC 61850, IEC 60870-5-104 ou Modbus. Les instruments de mesure et le système WinPQ de A. Eberle GmbH & Co. KG disposent de nombreuses interfaces et protocoles standard ouverts pour la transmission des données de mesure.

WinPQ : contrôle automatique de la conformité des centrales électriques à l’aide des courbes FRT

Les centrales électriques doivent assurer le soutien dynamique du réseau conformément au Code européen des réseaux électriques. Cette exigence s’applique principalement en cas de défauts et indique que les centrales de production doivent se conformer aux exigences suivantes en cas de défauts symétriques et asymétriques du réseau :

  • Les centrales doivent maintenir la tension du réseau pendant la panne en injectant un courant réactif (puissance réactive). Le courant réactif doit être fourni dans les systèmes à séquence positive et négative en fonction du type de défaut.
  • Il ne doit pas y avoir de déconnexion de la centrale en cas d’événements de sous-tension ou de surtension dans les limites spécifiées selon le type de centrale et (courbe FRT).
  • L’exigence de soutien du réseau s’applique également en cas de plusieurs défauts consécutifs.

Pour vérifier l’exigence dans les différents systèmes, le logiciel WinPQ Power Quality à partir de la version V. 6.2 offre un AddOn optionnel pour la classification automatique des défauts via les courbes FRT déjà présentes dans le système. Il est possible d’enregistrer chaque point de mesure avec une courbe FRT correspondant au type d’installation. Cela permet d’une part de classer directement les défauts sur une période donnée, par exemple un an (figure 3). D’autre part, il permet également une alarme active. Dans ce cas, le système n’envoie une alarme à l’opérateur de l’installation ou au certificateur désigné que par courrier électronique lorsque la valeur est inférieure ou supérieure à la courbe caractéristique spécifiée, comme le montre la figure 4.

Il convient de noter que les courbes FRT prévoient une évaluation des défauts allant jusqu’à 60 secondes. Par conséquent, l’enregistreur de défauts utilisé doit être en mesure de fournir les données de mesure sous la forme d’une valeur efficace de 10 ms dans tous les cas, et ce même dans le cas de plusieurs défauts consécutifs, comme l’exige expressément le Grid Code. Dans ce contexte, il est fortement recommandé de calculer la valeur efficace conformément à la norme CEI 61000-4-30 – Classe A Ed. 3 afin de permettre des évaluations uniformes et comparables d’un point de vue normatif.

Figure 3 : Classification interactive selon le type d’erreur polaire 1-2 de la courbe FRT
Figure 4 : Courbe FRT pour le type d’installation 1

Exemple d’application d’un ACA selon VDE-AR

L’organisme de certification impliqué dans ce projet s’appuie sur un transfert de données automatisé dans un format standard Comtrade pour l’évaluation automatisée des défauts. La figure 5 montre qu’en cas de défaillance du réseau, les données de l’enregistreur de défauts sont enregistrées dans l’appareil de mesure à l’aide du modèle VDE-AR 4110 approuvé par l’organisme de certification. Ensuite, les données sont générées automatiquement par le logiciel du système WinPQ installé sur place (SSH) et envoyées directement au serveur de l’organisme de certification. En cas de défaillance, le serveur évalue directement les données et vérifie si la centrale électrique fonctionne de manière à desservir le réseau.

Figure 5 : Mise en œuvre d’une centrale électrique selon VDE-AR

Le client a également la possibilité de visualiser et d’évaluer à tout moment les valeurs de qualité de l’énergie mesurées au moyen d’un rapport clair. En cas de difficultés de communication dues à un réseau sans tampon, le client a la possibilité de lire les données directement à partir de l’appareil de mesure via une carte SD et de fournir ces données. Parallèlement, les valeurs mesurées de haute précision U, I, P, Q ainsi que les statistiques quotidiennes des événements PQ sont transmises via un protocole standard – en l’occurrence IEC 61850 – à un système SCADA pour l’affichage sur site et l’émission d’alarmes.

VDE-AR 4110 winpq pqi
Figure 5 : Mise en œuvre d’une centrale électrique selon VDE-AR

Conclusion

Grâce à une procédure uniforme et coordonnée de toutes les personnes et entreprises impliquées, il est possible d’atteindre un haut degré d’économie et d’efficacité, tant pour le certificateur que pour l’exploitant de la centrale électrique.

Nous vous assistons volontiers dans ce processus avec nos appareils de mesure sûrs et certifiés de classe A (Ed. 3) PQI-DE et PQI-DA smart en combinaison avec le logiciel WinPQ power quality system ainsi qu’avec notre expérience dans le domaine des prestations de service pour l’exploitation et l’installation d’appareils de mesure.

N’hésitez pas à nous contacter à temps avant de choisir les composants – nous nous ferons un plaisir de vous aider.

VDE-AR 4120
monitoring-software-power-quality VDE-AR 4120
VDE-AR 4120

Auteur
Fabian Leppich, Product Manager Power Quality System

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