Dans cet article technique, Gerald Jacob (Product Manager »EORSys«) utilise un exemple spécifique de l’important gestionnaire de réseau de distribution (GRD) allemand »Netze BW GmbH« pour montrer comment les compagnies d’électricité peuvent relever les défis de la transition énergétique dans le réseau moyenne et basse tension avec des sous-stations secondaires à l’épreuve du temps. Une numérisation partielle standardisée des sous-stations secondaires garantit un approvisionnement énergétique fiable à l’avenir grâce à une meilleure transparence du réseau, et augmente la rentabilité de l’exploitation et de la maintenance des sous-stations secondaires. Lancez la vidéo pour en savoir plus.
Les défis de la transition énergétique
»EOR-3DS«, une unité de numérisation pour les postes secondaires (PS)
La demande croissante en énergies renouvelables et l’augmentation du nombre de véhicules électriques posent des défis majeurs au réseau de distribution d’électricité. En Allemagne, par exemple, selon la loi sur les sources d’énergie renouvelables (EEG) 2023 et l’accord de coalition actuel, la part des énergies renouvelables doit être portée à au moins 80 % d’ici à 2030. Or, le chiffre actuel n’est que de 56 %.
Comme dans de nombreux autres pays du monde, une augmentation massive de la capacité éolienne installée et une multiplication de la capacité photovoltaïque installée seront nécessaires à l’avenir. En outre, l’expansion des pompes à chaleur est également fortement encouragée dans de nombreux pays. La raison en est la transition mondiale des combustibles fossiles vers les sources d’énergie renouvelables. En Allemagne, par exemple, les systèmes de chauffage des nouveaux bâtiments devront être alimentés par au moins 65 % d’énergie renouvelable à partir du 1er janvier 2024. Un autre point important est l’e-mobilité : le nombre de véhicules électriques dans le monde doit être multiplié par 12 d’ici à 2030.
Défis pour les GRD à l’exemple de « Netze BW »Netze BW«.
Les défis spécifiques auxquels sont confrontés les GRD sont mis en évidence à l’aide de l’exemple du grand gestionnaire de réseau de distribution allemand »Netze BW«. Le réseau moyenne et basse tension n’est souvent pas suffisamment surveillé, ce qui peut entraîner des goulets d’étranglement. Les PS ne sont généralement pas commutables à distance, ce qui rend difficile, voire impossible, une réaction rapide aux problèmes du réseau.
Les postes secondaires digitaux (PSD) deviennent un élément clé pour les GRD en termes d’automatisation, de surveillance et d’exploitation efficace de leurs réseaux. Le PSD sera un élément vital du futur réseau intelligent activement exploité et, par conséquent, les GRD ainsi que les fabricants devront faire face à de nouveaux défis tels que le déploiement à grande échelle d’appareils en réseau répartis sur l’ensemble du réseau électrique.
Par rapport aux appareils hors ligne classiques, les appareils connectés exigent plus d’attention en termes de processus de gestion et d’exploitation. Par exemple, une gestion continue des correctifs sur des milliers d’appareils doit être réalisée pour maintenir des normes de sécurité informatique appropriées et pour fournir des mises à jour fonctionnelles. Les processus manuels ne peuvent pas faire face à l’énorme quantité de tâches qui en découlent dans un délai acceptable et de manière économique.
»Netze BW« a donc défini une nouvelle architecture de gestion et d’exploitation ainsi qu’un dispositif normalisé pour les Ring Main Units (RMU), l’Process Interface and Detection Unit (PIDU).
Lorsqu’il est utilisé comme PIDU dans la sous-station secondaire numérique, notre nouvel indicateur de défaut »EOR-3DS« combine la localisation classique des défauts à la terre et des courts-circuits avec les fonctions d’interface numérique nécessaires. L’indicateur de court-circuit et de défaut à la terre devient ainsi un appareil d’une toute nouvelle catégorie : l’»EOR-3DS« en tant qu’unité de numérisation pour les sous-stations secondaires.
Pour en savoir plus sur l’»EOR-3DS« dans l’application de »Netze BW«, cliquez ici :
Rapport d’application : »EOR-3DS« comme unité de numérisation pour les sous-stations secondaires
Gestion rentable des PSD: l’indicateur de défaut »EOR-3DS« comme unité de numérisation des postes secondaires
Questions-réponses avec Gerald Jacob
(Chef de produit »EORSys«)
Lors de l’inauguration officielle de la sous-station secondaire numérique normalisée à »Netze BW«
Les PSD dotés d’indicateurs de défaut à la terre et de court-circuit peuvent révolutionner la surveillance et le contrôle du réseau. Ils permettent d’exploiter le réseau électrique de manière plus efficace et plus fiable.
Numérisation du réseau de distribution
Portée et exigences
Une approche globale et standardisée est nécessaire pour la numérisation du réseau de distribution. Cela implique le passage à des stations secondaires digitaux et l’introduction d’un système de gestion et d’exploitation centralisé.
Les étapes de la numérisation du réseau de distribution :
- Processus et solutions standardisés pour un déploiement de masse
- Système centralisé de gestion et d’exploitation pour la maintenance et les mises à jour à distance
- Adaptation de la conversion aux sous-stations secondaires digitaux en fonction des dimensions et des exigences du réseau
Avantages des postes secondaires digitaux
- Amélioration de la transparence et de la visibilité du réseau
- Base pour les fonctions d’automatisation et d’autonomie du réseau
- Exploitation rentable grâce à la possibilité de contrôle et de paramétrage à distance
Rentabilité de la numérisation
Le déploiement de postes secondaires digitaux (DSS/Digital Secondary Substation) implique des coûts initiaux, mais ceux-ci peuvent être répartis sur de nombreuses unités au fur et à mesure que le nombre de DSS augmente, ce qui entraîne une réduction significative des coûts.
- Coûts initiaux plus élevés par station
- Réduction des coûts grâce à la mise à l’échelle et au déploiement massif
- Économies à long terme grâce à une exploitation et une maintenance plus efficaces
Conclusion et perspectives
La numérisation du réseau de distribution par le biais des systèmes de gestion de la distribution (DSS) offre une solution prometteuse pour relever les défis de la transition énergétique. Grâce à une mise en œuvre structurée et à l’utilisation de technologies modernes, les gestionnaires de réseaux de distribution peuvent exploiter leur réseau de manière plus efficace et plus fiable. L’avenir réserve de nombreuses autres opportunités pour le DSS :
- Développement technique continu du DSS
- Intégration de nouvelles technologies telles que l’IA et d’autres applications IIoT pour des réseaux encore plus intelligents.
- Coopération entre l’industrie, la recherche et la politique pour un avenir énergétique durable.
Comparaison de nos indicateurs combinés de défaut de terre et de court-circuit »EOR-1DS« et »EOR-3DS«
»EOR-1DS« : la solution pour les PS analogiques
L’»EOR-1DS« offre une solution rentable pour les PS analogiques en transmettant des données au centre de contrôle et en permettant une surveillance à distance. Il permet l’indication non directionnelle des défauts à la terre et des courts-circuits, et peut également fournir en option des méthodes d’indication directionnelle.
Fonctions de l’»EOR-1DS« :
- Transfert de données vers le centre de contrôle
- Surveillance à distance des PS analogiques
- Indication non directionnelle des défauts à la terre et des courts-circuits
- Option d’indication directionnelle avec des capteurs supplémentaires
- Mesure de la tension et de la puissance intégrée
»EOR-3DS« : La solution pour les postes secondaires digitaux
L’»EOR-3DS« offre des fonctions avancées pour le PSD, y compris une gamme plus large d’algorithmes de défaut de terre et de court-circuit et une variété de protocoles SCADA pour la communication.
Fonctions de l’»EOR-3DS« :
- Gamme étendue d’algorithmes de défaut de terre et de court-circuit
- Compatibilité avec une large gamme de capteurs de faible puissance
- Surveillance à distance des enregistrements de défauts et des journaux de bord
- Entièrement programmable
- Prise en charge de divers protocoles SCADA, notamment MQTT IIoT et MQTT Management & Operations.
Comparaison rapide : EOR-1DS vs. EOR-3DS
Trouvez l’indicateur de court-circuit et de défaut de terre adapté à votre application.
EOR-1DS
The fault indicator for
analog secondary substations
EOR-3DS
The fault indicator for
digital secondary substations
qu2 transient algorithm
Transient earth fault methodDirectional short-circuit and earth fault detection
Pulse location
Wattmetric method cos(φ)
Reactive power direction sin(φ)
❌
❌
Simple operation and parameterisation without software
❌
Extensive cyber security features✔️
Flash memory up to 32 GBCapacitive in parallel with VDS systems, low power sensors (two-wire technology) and classic transducers
Rogowski folding transducers, low power sensors (two-wire technology) and classic transducers
Modbus RTU
❌
❌
❌
❌
qu2 transient algorithm
Transient earth fault methodDirectional short-circuit and earth fault detection
Pulse location
Wattmetric method cos(φ)
Reactive power direction sin(φ)
qui-Method
Restriking faultsHarmonics method
Open setup as required with »AEToolbox« software
Certificate handling, user/role concept and encrypted connections
Extensive cyber security features✔️
Flash memory up to 32 GBCapacitive in parallel with VDS systems, Low power sensors (two-wire technology or RJ45) and classic transducers
Low power sensors (two-wire technology or RJ45) and classic transducers
Modbus RTU/TCP (Incl. « Modbus Master »)
IEC 60870-5-101 / 104, IEC 60870-5-103 Including Fault Records, IEC 61850 GOOSE, DNP 3.0
MQTT Management&Operations
MQTT IoT
Patch- and Devicemanagement via MQTT
Mass remote parameterisation and firmware updatesvia MQTT Management&Operations-function
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