Innovative Engineering Pour que l’électricité coule à flot - ABB · 2018. 5. 9. · et de...
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A BB fournit aux «électriciens» du monde entier des systèmes ultramo- dernes de gestion informatisée de la pro- duction qui simplifient et rationalisent l’exploitation et la maintenance du parc par une plus grande efficacité et une meilleure utilisation de l’énergie. Cette démarche concerne deux grands maillons de la chaîne électrique, à savoir la supervision (centre de conduite) et le contrôle-commande local (centrale de production), et englobe planification, exploitation et reporting. 58 Revue ABB 4/2004 Innovative Engineering Pour que l’électricité coule à flot Un exemple suédois d’optimisation de la gestion de parc hydraulique Urban Nygren, Tommy Erkkilä et Folke Dahlfors Comme tout acteur de la filière électrique, les producteurs d’hydroélectricité s’adaptent aux nouvelles règles de la concur- rence par des investissements et une refonte de leurs modes de travail. C’est le cas, par exemple, du Suédois Sydkraft Vattenkraft qui gère cette transition à grand renfort d’automatismes ABB. De nombreuses usines hydrauliques des années 60 et 70 ont grand besoin d’une cure de jouvence. A cela deux raisons: la courte durée de vie des composants électroniques (d’où l’impossibilité de trouver des pièces détachées pour effec- tuer des réparations) et les nouvelles contraintes environnementales. ABB s’est donc attaché à moderniser les techniques de supervision et de conduite des centrales hydroélectriques, qu’il s’a- gisse du parc existant ou de nouvelles installations. L’usine Sydkraft Vattenkraft
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ABB fournit aux «électriciens» dumonde entier des systèmes ultramo-
dernes de gestion informatisée de la pro-duction qui simplifient et rationalisentl’exploitation et la maintenance du parcpar une plus grande efficacité et unemeilleure utilisation de l’énergie. Cettedémarche concerne deux grandsmaillons de la chaîne électrique, à savoirla supervision (centre de conduite) et lecontrôle-commande local (centrale deproduction), et englobe planification,exploitation et reporting.
58 Revue ABB4/2004
Innovative Engineering
Pour que l’électricitécoule à flot
Un exemple suédois d’optimisation de la gestion de parc hydraulique
Urban Nygren, Tommy Erkkilä et Folke Dahlfors
Comme tout acteur de la filière
électrique, les producteurs
d’hydroélectricité s’adaptent aux
nouvelles règles de la concur-
rence par des investissements et
une refonte de leurs modes de
travail. C’est le cas, par exemple,
du Suédois Sydkraft Vattenkraft
qui gère cette transition à grand
renfort d’automatismes ABB.
De nombreuses usines hydrauliques desannées 60 et 70 ont grand besoin d’unecure de jouvence. A cela deux raisons: la courte durée de vie des composantsélectroniques (d’où l’impossibilité detrouver des pièces détachées pour effec-tuer des réparations) et les nouvellescontraintes environnementales.ABB s’est donc attaché à moderniser lestechniques de supervision et de conduitedes centrales hydroélectriques, qu’il s’a-gisse du parc existant ou de nouvellesinstallations. L’usine Sydkraft Vattenkraft
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ment des simulations hydrauliques pourmodéliser le débit des barrages, coursd’eau, vannes… Cela donne, pourchaque unité, un plan de production etde propagation des débits sur 48 heures,horodaté à la minute. Le module peutaussi prendre en compte les engage-ments de contrôle d’équilibre pour lazone en question.Pour prédire les apports hydriques noncontrôlés influençant le débit en aval, legestionnaire dispose d’un module deprévision multisource alimenté par lesdonnées hydrométéorologiques, statis-tiques de précipitation…La conduite de la production peut êtremanuelle ou automatique, des séquencesde régulation tirées du plan de produc-tion sur 48 heures étant exécutées toutesles minutes. Chaque séquence modéliseles conditions de démarrage et d’arrêt del’équipement de contrôle-commandelocal des 130 centrales de différentesanciennetés et fabrications. Cette fonc-tion démarre et arrête automatiquementl’ouvrage, ouvre et ferme les vannes…(en tenant compte des temps de démar-rage, d’arrêt et de mise en charge), sou-lageant ainsi l’opérateur de ce travailroutinier. Ce dernier intervient sur le sys-tème par le biais d’écrans personnalisés
l’avertissant des dépassements de seuil etlui permettant, par exemple, de modifierles programmes d’exploitation.La supervision de la production (SCADA)consiste à surveiller et à collecter entemps réel toutes les données des centra-les de production. Cette surveillances’appuie sur des seuils prédéfinis permet-tant de détecter les changements d’état.Les données sont archivées pour effec-tuer des analyses statistiques à longterme et des opérations instantanées. La surveillance de la sensibilité repère lesécarts entre la planification de la produc-tion et ses résultats effectifs, et en infor-me automatiquement l’opérateur deconduite.De nombreux calculs temps réel s’appli-quent aux données collectées; cela vades mesures directes du débit d’eau dansles turbines aux algorithmes de régula-tion complexes pour une zone d’équi-libre, par exemple.
Contrôle-commande localABB fournit à cette fin une bibliothèquede composants standards représentantles différents types d’«objet » (pompe,vanne…) et d’automatisme équipant lacentrale hydroélectrique, en particulier laplate-forme 800xA. Ces éléments ont été
développés en concertationavec les équipes d’exploitationet de maintenance. La biblio-thèque couvre toutes les fonc-tions telles que contrôle-com-mande d’objet, consultation,autorisation d’accès et d’inter-vention, traitement d’alarmes etd’événements .L’emploi de ces éléments stan-dards éprouvés simplifie laconception tout en renforçantla sécurité, la confiance et laqualité. Constitués de boîtesdotées d’E/S prédéfinies, ilstraitent tous les attributslogiques de l’objet (signalisa-tion, gestion des défauts,comptage des démarrages…),le programmeur se bornant à yimplémenter la logique externe
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de Volgsjöfors concrétise à merveillecette ambition.Dans cette perspective, Sydkraft Vatten-kraft a redéfini son organigramme etconfié à ses ingénieurs de nouvelles mis-sions et responsabilités :
L’ingénieur de production veille à tenirles objectifs de production hebdoma-daire; ce poste, pourvu 24 heures sur24, se concentre sur la planification etl’optimisation de la production.L’ingénieur du site ausculte les instal-lations pour en optimiser le fonction-nement; pro-actif par excellence, ildoit anticiper et éviter les arrêts nonplanifiés, tout en assurant la régulationet l’optimisation des aménagements.Le planificateur des ressourceshydrauliques est responsable d’enoptimiser l’utilisation sur un horizontemporel d’un mois.Maintenance: les centrales étant tou-tes automatisées, cette activité estconfiée à un sous-traitant qui travaillemain dans la main avec l’ingénieur dusite.
Modules applicatifsDes applications pointues sont alorsinstallées, en fonction des exigences dusite et de l’aptitude des utilisateurs à entirer profit. Normalement, unpremier jeu d’applications estmis en service au tout premierdémarrage du système, puis estprogressivement complété pardes mises à jour ou de nouvel-les versions. Ces dernièress’accompagnent souvent decontrats d’assistance techniqueet de maintenance.
SupervisionL’optimisation de la productionest le module fonctionnel quise charge de l’optimisationinteractive et automatique de laproduction de puissance et d’é-nergie en fonction des paramè-tres économiques et de ladisponibilité des ouvrages deproduction. Il effectue égale-
ABB fournit des éléments standards représentant les divers organes ou «objets » d’une centrale hydro-électrique.
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Display element
Dialogue displays(Faceplates)
Functionelements
M
Market adapted standard Library for:• Pumps• Motor operated valves• Controllers /Governors• Breakers
du procédé. L’exploitant estégalement secondé par denombreuses fonctions: lors-qu’un objet ne réagit pascomme prévu, il peut ouvrir surson poste opérateur l’écran decommande correspondant etcontrôler la logique de l’organeen cause. Une liste d’état per-met de rechercher des signauxou objets selon divers critères(tous les équipements manœu-vrés en manuel, par exemple).Les opérateurs peuvent égale-ment signaler certaines actionsponctuelles à l’équipe suivanteen ajoutant des commentairesaux objets.
La solution ABB
Les technologies de l’information
à la rescousse
ABB a équipé Sydkraft Vatten-kraft d’un système intégré deplanification et d’exploitationde son parc hydroélectrique, basé sur legestionnaire de réseaux Network Mana-ger™.La programmation, la planification et laconduite du système hydraulique sontassurées par les centres de Sundsvall(nord de la Suède) et Laholm (sud);l’ensemble aligne 9 postes de travail tota-lisant 34 écrans et 12 serveurs d’applica-
tion utilisant une architecture client-serveur moderne. La redondance de laconfiguration en garantit la haute dispo-nibilité .
Une solution métier pourl’hydroélectricitéLa plate-forme d’automatisation évoluée800xA d’ABB est au cœur de cette
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modernisation. Le complexehydroélectrique Volgsjöfors deSydkraft (cf. page 58) comptedeux centrales d’une capacitéde production unitaire de 11MW. L’agencement des auto-matismes est typique des usi-nes de moyenne envergure.La régulation de la turbinecapitalise sur la longue expé-rience d’ABB dans ce domaineet fait partie intégrante du sys-tème de contrôle-commande800xA. Une nouvelle biblio-thèque de régulation hydro-électrique a été mise au pointen tirant parti de l’adaptabilitédes automates programmablesindustriels au «sur-mesure». Lerégulateur peut se comportercomme un régleur de turbinetraditionnel fonctionnant enautonome ou former un com-biné automate-régulateur dansune configuration d’automatis-me simple ou redondante.
BilanCe nouveau système d’optimi-sation, de supervision et decontrôle-commande local de laproduction hydroélectriquegénère d’énormes économiesgrâce à une maximisation glo-bale, au jour le jour, des res-sources hydrauliques débou-chant sur une meilleure utilisa-tion de l’eau et une réductiondes arrêts techniques. L’auto-matisation de la conduitegarantit un fonctionnementdes équipements conforme auplan de production.
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Innovative Engineering
Urban Nygren
Tommy Erkkilä
Folke Dahlfors
ABB Power Technologies
Utility Automation Systems
Le gestionnaire de réseaux ABB de Sydkraft Vattenkraft2
SCADA & Optimization
Process Communication
Servers (redundant)
SundsvallControl Center
Offices
OperatorsOperatorsOperatorsOperatorsOperators
LaholmControl Center
Offices
OperatorsOperatorsOperatorsOperatorsOperators
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Sydkraft Vattenkraft en bref
Sydkraft Vattenkraft, filiale duSuédois Sydkraft AB (groupeE.On), est responsable detoutes les ressources hydrau-liques de l’entreprise. L’hydro-électrique représente 30 % desa production d’électricitétotale. Ses 130 centrales,implantées au nord et au sud du pays, cumulent une puissan-ce installée de 2500 MW pourune production annuelle de11 TWh.
