12th January 2022
Ici, Philippe Aretz, Directeur des Réseaux de vente chez Ovarro, examine comment les RTU surmontent les défis liés à la collecte de données sur le terrain auprès d’un secteur de production d’électricité plus diversifié.
La diversification du secteur de l’énergie crée à la fois des opportunités et des défis. Elle aide à empêcher la perturbation de l’alimentation et maintient la sécurité, en donnant au réseau une nouvelle résilience ainsi qu’en créant de nouvelles plates-formes d’investissement, en particulier des projets renouvelables plus petits.
Les défis s’articulent autour de sources de production supplémentaires exigeant une contribution de gestion plus importante, ce qui impose une demande accrue sur les systèmes opérationnels des réseaux.
Un moyen de maintenir l’efficience dans ces situations est de déployer des appareils de télémesure qui collectent, analysent et interprètent les données issues d’un vaste éventail de biens d’équipement.
Les solutions de production d’énergie utilisant le vent, le soleil, l’eau, la biomasse et la houle ont toutes gagné en prééminence au cours de ces dernières années, au point que, dans la plupart des pays développés dans le monde, elles produisent maintenant une proportion croissante de la production totale d’énergie. Cela a récemment dépassé 20% au Royaume-Uni, pour la première fois.
D’une façon cruciale, le secteur de l’électricité a toujours utilisé des RTU pour gérer son réseau d’électricité, cependant, ces dispositifs sont conçus pour de grands points d’interconnexion. Un exemple de cela serait une centrale électrique de 1 gigawatt (1 GW), et ici le RTU utilisé pour surveiller et contrôler ces équipements de distribution de l’électricité à pleine échelle est très différent de celui qui est requis pour une source renouvelable.
Comparativement aux grandes centrales à charbon, au gaz et nucléaires où un seul point d’entrée vers le système transporte la majeure partie de l’alimentation, les exploitants, dans les « nouveaux » secteurs, doivent gérer un portefeuille de biens d’équipement beaucoup plus vaste avec des demandes beaucoup plus petites à chaque localisation.
Des RTU plus petits et plus intelligents sont nécessaires
Les fournisseurs d’énergie solaire, de biomasse et éolienne mesurent leur fourniture en kilowatts, plutôt qu’en gigawatts. À ces connexions électriques de taille relativement plus petite, des RTU de surveillance et de contrôle utilisés pour une distribution d’électricité à pleine échelle à partir d’une centrale de 1 GW ou plus seraient exagérés.
En conséquence, il y a eu une demande de RTU plus petits et plus intelligents qui peuvent être déployés de façon économique sur une plus grande gamme de biens d’équipements, mais qui offrent quand même aux exploitants les données dont ils ont besoin pour gérer leurs réseaux.
Par exemple, le RTU TBox est utilisé depuis des décennies pour surveiller la consommation d’électricité aux biens d’équipements critiques. L’un des premiers exemples de cette utilisation a été la surveillance de la consommation d’électricité et des batteries de secours aux tours de télécommunications.
En cas de défaillance d’un réseau, le RTU permet aux exploitants de continuer à surveiller leurs biens d’équipement et les aide à décider quelles mesures doivent être prises pour assurer la continuité des opérations du réseau.
Ces sortes de RTU, même avec un petit encombrement, ont suffisamment de capacité pour gérer le nombre limité de points d’entrée/sortie qui sont requis à chaque tour de production d’électricité.
La demande de RTU dans le secteur de l’électricité continue à grandir. Par exemple, ils ont été utilisés maintenant depuis quelque temps sur des centrales de production d’énergie solaire de 30 MW en France et sur des champs de panneaux photovoltaïques reliés au réseau en Australie, produisant aussi peu que 250 kW. Ces interconnecteurs sont beaucoup plus petits que les connexions de taille gigawatt d’une centrale plus grande, d’où le besoin de RTU plus petits.
Réciproquement, les petites centrales électriques peuvent avoir une série de demandes de communication plus complexes, les RTU doivent donc être plus « intelligents ». Par exemple, de petits sites sont souvent possédés et gérés de façon indépendante et doivent partager leurs données avec de nombreux « maîtres », comme les propriétaires des biens d’équipement et les investisseurs et des équipes de maintenance sous contrat, en plus de l’exploitant du réseau.
Quand il s’agit de sites plus petits, les RTU TBox sont à la fois le contrôleur du site et la passerelle de communication du site. Le RTU collecte directement les données, ou fournit un VPN sécurisé, aux PLC utilisés pour le contrôle de l’inclinaison et de l’azimut des panneaux solaires, aux stations météorologiques et aux relais électriques mis en réseau numériquement.
Les données collectées sont ensuite mises à la disposition des exploitants de réseau qui peuvent renvoyer des ordres au RTU pour réguler la station. En parallèle, le RTU relaie les informations clés au propriétaire du bien d’équipement ou à l’investisseur et aux équipes de maintenance.
Avec sa capacité de rapporter les alertes et les données historiques par courriel, SMS et FTP, c’est le choix idéal pour les centrales plus petites qui doivent gérer à la fois les biens d’équipement physiques et des demandes de communications plus larges.
Un autre domaine d’application pour des RTU plus petits et plus intelligents concerne les communautés distantes dans le monde qui reposent sur de petits générateurs diesel pour obtenir leur électricité et qui utilisent des modes de surveillance manuels et souvent irréguliers.
Avec un accent grandissant mis sur l’environnement, les RTU sont maintenant ajoutés, non seulement pour surveiller la situation des générateurs, mais aussi celle des émissions. En Asie, notre technologie de RTU surveille des générateurs diesel en continu, tout en fournissant des données sur les émissions à un système de reporting central.
Les données centralisées peuvent être consultées par la communauté plus large par l’intermédiaire d’une application d’indice de la qualité de l’air installée sur des appareils intelligents, ce qui est un moyen de tenir leurs fournisseurs d’énergie sous contrôle.
De plus, pour le bénéfice du propriétaire, les RTU surveillent l’état du générateur en suivant les températures d’échappement, le flux d’échange thermique et la qualité de l’huile dans le cadre de mesures de maintenance proactives. La surveillance de l’usage du carburant bénéficie aussi à la gestion de l’efficience et décourage les vols de carburant.
Gestion des petits réseaux de distribution d’électricité
La distribution de l’électricité n’est pas limitée au réseau principal. Toute installation à qui l’électricité est fournie doit réticuler cette énergie. Les grandes installations dispersées géographiquement, comme les hôpitaux, les universités, les aéroports et les voies ferrées ont leur propre réseau électrique interne qui doit être géré.
Elles ont les mêmes besoins de contrôle et de communication que le réseau principal, avec une complexité marginalement moindre. Ces installations sont habituellement des biens d’équipement critiques qui doivent rester opérationnels, donc la fiabilité et la résistance aux défaillances sont des exigences clés de tout équipement.
Un exemple spécifique est un réseau ferroviaire électrifié qui obtient son alimentation principale auprès du réseau et distribue ensuite cette électricité à travers le domaine. Le réseau ferroviaire est presque aussi dispersé géographiquement que le réseau d’électricité, couvrant le même territoire, mais ne suivant que les lignes de chemin de fer plutôt que chaque rue et allée.
Les demandes pesant sur les RTU utilisés dans ce réseau ferroviaire ont des similitudes avec celles pesant sur un RTU de réseau d’électricité. Ils sont exposés à des environnements reculés, risquent des défaillances qui les expose à de brusques variations de tension, doivent être capables d’archiver, de gérer et de rapporter de grands volumes de données et, par-dessus tout le reste, de contrôler les appareillages de commutation locaux.
Les RTU Kingfisher relèvent les défis géographiques présentés en Australie en surveillant et en contrôlant les installations ferroviaires. Ils sont aussi utilisés pour les applications de voies ferrées électrifiées où ils fonctionnent dans des environnements variant -40°C à +85°C, avec une isolation pouvant atteindre 5 000 V sur les connexions extérieures, ce qui signifie qu’ils survivront à quoi que ce soit le réseau ferroviaire leur fera subir.
Même quand une défaillance se produit, le RTU peut être déployé avec des CPU doubles, des alimentations électriques doubles, un UPS intégré et des liaisons de communication multiples sur des médias variés. Cela assure que pas une seule défaillance ne peut désactiver le RTU et que la surveillance et le contrôle de l’électricité sur les lignes ferroviaires critiques peuvent continuer toute la journée, chaque jour.
L’environnement physique n’est pas la seule menace contre les RTU. Les équipements qui surveillent et contrôlent les infrastructures critiques doivent aussi être cyber-sécurisés et capables de résister aux vecteurs d’attaque dans la sphère numérique.
Cela est de la plus grande importance pour les unités éloignées quand les liaisons de communication quittent la sécurité physique de l’installation et utilisent ou partagent souvent des bandes passantes sur des réseaux publics. Pour surmonter cela, les RTU doivent être homologués à la norme Achilles Niveau 1, alors que nous sommes aussi en train de travailler en vue de l’homologation à la norme IEC 62443.
Surveillance et contrôle à la périphérie
Un thème tendance dans la gestion moderne des informations est de repousser une partie de la gestion des données vers le terrain. La collecte et l’analyse centralisées des données sont vitales pour l’identification des tendances et la planification à long terme, mais une réponse localisée est nécessaire pour un contrôle à faible latence.
Si vous avez besoin d’un PC éprouvé sur le terrain, ou d’un « ordinateur de périphérie » pour surveiller le courant électrique, la température, les émissions, l’électricité et l’état des biens d’équipement, alors, vous avez besoin d’un RTU.
Les RTU sont spécialement conçus pour rassembler et relayer des informations vers un système SUPERVISION ou vers le nuage où elles peuvent être analysées et traduites en tendances, fournissant ainsi aux exploitants un degré élevé de capacité de maintenance prédictive.
Les RTU sont aussi autonomes et peuvent prescrire des algorithmes locaux sous la supervision d’opérateurs centraux. Dans les lieux éloignés, ou au cours d’urgences quand les systèmes de communication sont sous pression, défaillants ou limités par l’assaut d’un déni de service, les RTU peuvent maintenir le contrôle local et l’archivage des données historiques.
Un contrôle centralisé ne sert à rien quand les localisations éloignées sont isolées du fait d’une défaillance de communication. Les RTU ajoutent de la résilience au réseau de contrôle en déplaçant le contrôle localement en temps réel vers un lieu où il ne peut pas être affecté par les menaces pesant sur les liaisons de communications.
Les RTU conviennent particulièrement à un déploiement à travers un secteur énergétique diversifié car ils ont une capacité de surveillance à distance et un contrôle autonome, ils sont résilients à l’environnement des sites et peuvent communiquer avec toutes les parties intéressées.
Conclusion
À mesure que le secteur de l’énergie se développe et que sa complexité augmente par le bais du nombre croissant de biens d’équipement connectés, leur gestion exigera des solutions plus intelligentes. Les derniers RTU sont idéaux pour de nouveaux intrants qui sont exigeants en matière d’informations « plus intelligentes » pour parvenir à une alimentation ininterrompue et maximiser les revenus.
Les RTU traditionnels utilisés dans le réseau d’électricité primaire sont souvent excessivement riches en fonctionnalités et ne sont donc pas adaptés à un secteur énergétique plus diversifié. De plus en plus, les exploitants recherchent des solutions de RTU plus petits et plus intelligents.