Détermination de la topologie d’un réseau complexe de distribution d’électricité et ses applications

1. L’état de l’art

La détermination de la connectivité ou de la topologie du réseau de distribution d’électricité à basse tension présente de plus en plus d’avantages. L’expression “connectivité ou topologie du réseau” désigne le processus consistant à déterminer la connexion d’un consommateur final à un transformateur du réseau BT, c’est-à-dire à quel transformateur, ligne et phase(s) ce client est connecté. Ce réseau, à son tour, peut avoir ou non des éléments de distribution intermédiaires, dont nous serons également intéressés à connaître la connexion afin d’avoir une carte complète des consommateurs accrochés à un transformateur et au réseau BT en général.

 

Figure 1 : Réseau de distribution BT avec éléments de distribution intermédiaires (disposition en cascade).

 

La détermination de la topologie du réseau, avant “l’ère de la digitalisation du réseau de distribution d’électricité – Smart Metering”, nous apportait déjà de nombreux avantages.  Grâce à elle, il était possible d’estimer le bilan de charge d’un transformateur et de ses lignes, en distribuant les clients de manière équilibrée, d’effectuer des opérations de maintenance sur une ligne en sachant quels consommateurs allaient être coupés ou de délimiter quels clients pouvaient altérer la qualité de l’onde détectée sur une ligne.  Cela dit, dans la situation actuelle de digitalisation du réseau de distribution d’électricité, ou en cours de digitalisation (avec l’installation de compteurs intelligents et/ou d’équipements de comptage dans le panneau basse tension d’un poste de transformation), ces avantages sont portés à un niveau beaucoup plus élevé.

 

Par exemple, avec les compteurs intelligents, nous obtenons une lecture à distance et en continu de la consommation du client. Si cette information est croisée avec les données de la connexion de l’utilisateur au transformateur (ce que nous appelons connectivité ou topologie du réseau de distribution d’électricité), nous pouvons connaître exactement les équilibres et les déséquilibres des charges entre les différentes phases et lignes, ce qui nous permet de modifier le réseau pour le réajuster, ainsi que de planifier de nouvelles connexions de futurs consommateurs.

 

Si, en plus, notre système de mesure et de gestion comprend une électronique de mesure des tensions et des courants sur les lignes du tableau BT, nous pouvons rapidement identifier tout problème dans la qualité de l’onde du réseau et en déterminer l’origine, mesurer les pertes techniques au niveau des lignes et, surtout, savoir s’il y a eu des pertes non techniques ou des vols au niveau des lignes.

 

2. L’évolution de la connectivité et la nécessité de mettre à jour les bases de données.

 

Figure 3. Installation de l’équipement de connectivité dans chacun des postes de distribution (disposition en cascade). Ils sont connectés simultanément.

 

3. Solutions pour obtenir la connectivité de manière efficace

Ensuite, nous allons réaliser un exercice simple pour estimer le temps investi pour obtenir la topologie d’un réseau complexe avec différents éléments de distribution intermédiaires en cascade, d’abord avec une unité de connectivité de la première génération “ILF12” ou similaire (sans mode de fonctionnement en cascade) et nous allons le comparer avec une unité de la nouvelle génération “ILF G2 Pro”, qui peut fonctionner en cascade. 

 

Imaginons que nous ayons un système dans lequel, par poste, il y a environ 6 éléments de distribution, répartis en 4 niveaux de cascade, et une moyenne de 250 consommateurs par poste. Avec une unité de première génération, nous ne pourrons identifier la connexion des clients que par rapport à l’élément où nous avons placé l’unité centrale (voir image 2). Comme nous l’avons dit, l’opération doit être répétée pour connaître la connexion de ce client par rapport au reste des éléments de distribution qui se trouvent à d’autres niveaux. Il peut y avoir des éléments que nous écartons automatiquement en raison des diagrammes dont nous disposons ou des références, mais nous devrons probablement nous rendre chez chaque client deux ou trois fois pour nous assurer que nous disposons de toute sa topologie correctement.

 

D’autre part, avec une unité ILF G2 (Image 3), nous pourrions connecter simultanément 6 unités centrales dans les 6 éléments de distribution et aller vers les différents clients, avec jusqu’à 6 opérateurs (chacun avec une unité de ligne). Dans ce cas, avec une seule identification dans chaque consommateur, nous obtiendrons automatiquement tout le schéma du réseau de ce client.

 

 

Figure 4. En une seule identification, nous obtenons le résultat de la connectivité par rapport à tous les éléments de distribution en amont du consommateur.

 

Si l’on considère qu’il y a environ 250 consommateurs suspendus à chaque poste et que nous avons 6 opérateurs, chacun d’entre eux doit identifier environ 41-42 consommateurs. Sur la base de chiffres réels, nous savons qu’un opérateur peut analyser (en fonction de nombreux facteurs) une moyenne de 40 à 45 clients au cours d’une journée de travail. Par conséquent, avec ce groupe de 6 équipes et 6 opérateurs, nous pourrions obtenir la connectivité de 250 clients par jour, ce qui correspond à 1 poste complet. Au cours de ce processus, nous n’avons pas eu à déplacer ou à réinstaller les unités centrales situées dans les différents éléments de distribution tout au long de la journée.

 

Si, en contrepartie, nous devions utiliser un équipement de la génération 1 (sans fonctionnalité de cascade), nous devrions tirer la connectivité élément de distribution par élément de distribution, en déplaçant l’équipement central à chaque opération. Nous devrions identifier la connectivité élément de distribution par élément de distribution, en déplaçant l’unité centrale à chaque opération, ce qui implique de se rendre chez chaque consommateur 2, 3 ou 4 fois pour identifier la connectivité d’un seul poste. Cela nécessite non seulement de faire plusieurs identifications, mais aussi de déplacer les unités centrales plusieurs fois par jour pour répéter l’opération. Ainsi, le temps passé peut être multiplié par 2, 3 ou 4 selon le schéma du réseau. Les risques d’erreur dans la transmission des résultats sont même fortement augmentés.

4. Digitalisation des données

Le processus de détermination de la topologie du réseau, en particulier dans les grandes campagnes, nécessite l’enregistrement de milliers de données sur le terrain et il serait donc pratiquement impossible de les enregistrer à la main de manière simple sans faire d’erreurs. Il est donc essentiel de pouvoir digitaliser les données automatiquement sur le terrain pour les exporter ensuite vers la base de données. Pour ce faire, Merytronic propose “Grid GIS D-twin App” développé par Ariadna Grid, qui permet d’ouvrir, d’éditer et d’enregistrer de manière simple et automatique toutes les informations relatives à la connectivité des clients sur une carte avec les coordonnées correspondantes. 

 

Son fonctionnement est très simple, chaque fois que l’équipement de connectivité identifie un client, il envoie toutes les informations relatives à sa connectivité (concernant tous les centres de distribution) à la tablette via une communication Bluetooth. Cette application permet de gagner beaucoup de temps dans le processus de saisie des données et d’éviter de nombreuses erreurs de transcription.

 

 

Figure 5. Carte montrant la topologie du réseau de distribution d’électricité dans un quartier.

 

En outre, il est possible de développer une intégration de l’application avec le logiciel SIG et la base de données du distributeur. Grâce au tandem formé par Merytronic et Ariadna, cette personnalisation et cette intégration peuvent être réalisées, en traitant (importation et exportation) automatiquement les données pertinentes pour le client dans un format connu par les deux logiciels.

5. Conclusion

L’importance de disposer d’une base de données avec la topologie du réseau de distribution électrique basse tension à jour a été démontrée. L’éventail des fonctionnalités et des avantages liés à la connaissance de la topologie du réseau est inestimable.

 

Une méthode simple, robuste et efficace pour déterminer la topologie est également exposée, en tirant parti des grandes campagnes d’installation de compteurs intelligents à travers les différentes solutions Merytronic. Non seulement nous pouvons extraire les informations de manière simple et automatique en les sauvegardant sur une carte sur une tablette, mais nous sommes également en mesure d’intégrer notre système SIG et nos bases de données de manière à ce que l’ensemble du processus nécessite le moins d’interaction humaine possible, réduisant ainsi le temps, les coûts et évitant les erreurs lors de la prise et de la sauvegarde des résultats.