Régulation, régulateurs, automates, capteurs
Publié : 05 sept. 2010, 10:38
Bonjour,
Afin de rebondir sur la précédente discussion ( PCH et supervision) et la discussion qui a débuté avec DB, il m'a semblé intéressant d'ouvrir une discussion sur l'automatisation d'une PCH ou d'un moulin dans la cadre d'une revente à EDF.
En effet dans le cadre de l'autoconsommation, il n'existe aucun impératif réglementaire, même si bien sûr la sécurité de l'installation doit rester au premier plan.
Je souhaitais donc que l'on puisse établir un cahier des charges d'une part de la partie réglementaire et d'autre part le cahier des charges de base afin d'automatiser le fonctionnement d'une installation.
Par la suite on pourra ajouter l'automatisation du dégrilleur , d'un clapet sur barrage ............etc et pourquoi pas un document de synthèse qui permettra au nouveau d'avoir à disposition un document de base lui permettant d'avancer plus vite et au forum de gagner en clarté sans avoir à recommencer en permanence les mêmes discussions.
Je me lance et vous me corrigez et/ou complétez et surtout ne pas hésiter à poser des questions, si des termes ou des fonctions vous sont inconnus ou mal expliqués.
1) Partie réglementaire:
- Respect des normes électriques en particulier la NF 15-100
- Coffret de protection de découplage que l'on appelle aussi du nom de la norme GTE 2666. Il s'agit d'un coffret qui comprend plusieurs modules qui surveillent le réseau EDF. Chaque module a une fonction qui est selon le type de protection +/- temporisée. On a un module
- Mini et maxi de fréquence
- Mini tension
- Maxi tension
- Homopolaire ( déséquilibre en phases).
Chaque module a un relais fermé avec un contact fermé si tout va bien et qui s'ouvre en cas de défaut réseau.
Les contacts sont reliés en série les un aux autres ce qui fait que l'on peut schématiser cette protection de découplage comme un fil unique avec plusieurs interrupteurs placés dessus, il suffit qu'un seul s'ouvre pour que le passage du courant soit interrompu.
L'ouverture d'un contact entraine le découplage ( séparation) de votre installation avec le réseau. En général cela ouvre le contacteur de couplage en coupant l'alimentation de la bobine du contacteur.
2) Automatisme de base
a) Fonctions attendues
Faire démarrer la turbine, la coupler au réseau puis gérer l'ouverture en fonction de l'eau disponible tout en surveillant quelques paramètres de sécurité tant avant le démarrage, qu'après le démarrage.
a-1)Paramètres de sécurité
On peut ne prévoir que quelques paramètres essentiels mais la liste est sans fin. A mon sens les principaux sont :
- protection de découplage ( obligatoire)
- Niveau d'eau suffisant pour démarrer
- Températures ( bobinages génératrice, palier, roulements ?)
- Circulation d'huile du multiplicateur quand il y en a une
- Niveau d'huile centrale hydraulique
- Fonctionnement pompe à graisse (si présence)
a-2) Fonction de base
En présence d'un niveau d'eau suffisant (à déterminer pour chaque site) l'automate ouvre progressivement le vannage (vanne, pales ou directrices ou plusieurs de ces organes selon le site). Dès que la vitesse de la génératrice a atteint sa vitesse nominale => l'automate donne l'ordre de fermeture du contacteur de couplage.
Une fois couplée l'automate n'a qu'à gérer le niveau amont pour le garder au niveau légal de retenue. Pour cela il doit intégrer un PID c'est a dire une fonction de régulation proportionnelle intégrale et dérivée. En clair ce type de régulation ( que l'on retrouve dans toute régulation digne de ce nom en chauffage) permet de donner un ordre important si le niveau est très au dessus ou en dessous de la consigne et un ordre très faible voire aucun ordre si le niveau est très proche de la consigne. Cette fonction évite ce que l'on appelle l'effet de pompage ( j'ouvre, je ferme .....)
En l'absence de pbs ( anomalies réseau, température, niveau d'huile ...) l'automate ne fait que cela : gérer le niveau
En cas de faible débit dans la rivière, il doit gérer une fonction essentielle soit directement soit par l'intermédiaire d'un relais ce que l'on appelle le retour de puissance. C'est à dire il doit déterminer à partir de quel moment on ne produit plus, mais on passe en moteur et consomme donc du courant.
Je dois avouer que cette fonction est souvent négligée ou très mal traitée.Il m'est souvent arrivé de voir des centrales de 100 kw s'arrêter de produire en dessous de 30 kw ou pire des centrales fonctionner en moteur pendant des heures=> pas optimal
Une bonne régulation n'a pas pour objectif de faire produire 110 kw pendant deux heures et s'arrêter les 4 heures suivantes, mais de toujours faire le mieux dans un maximum de sécurité, le plus longtemps possible.
Avant dernière fonction de base, savoir redémarrer automatiquement ou pas en cas de problème.
Par exemple si c'est un arrêt du à un défaut EDF, il faut pouvoir redémarrer dès que la stabilité du courant sera rétablie , cela doit être automatique. En revanche si l'arrêt est du à une surchauffe, il ne faut pas pouvoir re-démarrer sans l'acquittement du défaut par l'exploitant même si la T° est redescendue. (cela dit chacun peut prendre des risques, s'il sont calculés)
Dernière fonction de base sans laquelle une automatisation n'aurait à mon sens pas de raison, c'est l'alarme et le contrôle à distance. Je dois dire que cela est de plus en plus facile grâce à internet et à la généralisation des ports Ethernet sur presque tous les appareils. Cela dit le bon vieux téléphone avec sa technologie RTC n'est pas forcément dépassée dans certains coins car plus fiable que la porteuse ADSL.
En fonction de mon expérience je rajouterai avant de finir la fonction gestion dégrilleur en fonction des pertes de charges (encrassement des grilles) mais cela peut aussi se gérer pour éviter une usine à gaz, avec un second automate dédié au dégrilleur.
Je vous laisse corriger / compléter ce chapitre consacré à la fonction basique d'un automatisme et si cela vous dit on pourrait envisager une étude plus poussée de chaque fonction et ou composant ( ex pour l'ouverture turbine faut-il un capteur indiquant le % d'ouverture ?....... pour les températures un contact ou une T° en continue avec un seuil d'alerte....etc)
Ce qu'il y a de bien c'est que l'on peut tout faire, mais je pense qu'il serait intéressant de rester dans un premier temps à des fonctions basiques minimales mais suffisantes pour qu'un propriétaire de moulin de 20 kw puisse envisager un raccordement au réseau automatisé.
Bon dimanche à tous
Ticapix
Afin de rebondir sur la précédente discussion ( PCH et supervision) et la discussion qui a débuté avec DB, il m'a semblé intéressant d'ouvrir une discussion sur l'automatisation d'une PCH ou d'un moulin dans la cadre d'une revente à EDF.
En effet dans le cadre de l'autoconsommation, il n'existe aucun impératif réglementaire, même si bien sûr la sécurité de l'installation doit rester au premier plan.
Je souhaitais donc que l'on puisse établir un cahier des charges d'une part de la partie réglementaire et d'autre part le cahier des charges de base afin d'automatiser le fonctionnement d'une installation.
Par la suite on pourra ajouter l'automatisation du dégrilleur , d'un clapet sur barrage ............etc et pourquoi pas un document de synthèse qui permettra au nouveau d'avoir à disposition un document de base lui permettant d'avancer plus vite et au forum de gagner en clarté sans avoir à recommencer en permanence les mêmes discussions.
Je me lance et vous me corrigez et/ou complétez et surtout ne pas hésiter à poser des questions, si des termes ou des fonctions vous sont inconnus ou mal expliqués.
1) Partie réglementaire:
- Respect des normes électriques en particulier la NF 15-100
- Coffret de protection de découplage que l'on appelle aussi du nom de la norme GTE 2666. Il s'agit d'un coffret qui comprend plusieurs modules qui surveillent le réseau EDF. Chaque module a une fonction qui est selon le type de protection +/- temporisée. On a un module
- Mini et maxi de fréquence
- Mini tension
- Maxi tension
- Homopolaire ( déséquilibre en phases).
Chaque module a un relais fermé avec un contact fermé si tout va bien et qui s'ouvre en cas de défaut réseau.
Les contacts sont reliés en série les un aux autres ce qui fait que l'on peut schématiser cette protection de découplage comme un fil unique avec plusieurs interrupteurs placés dessus, il suffit qu'un seul s'ouvre pour que le passage du courant soit interrompu.
L'ouverture d'un contact entraine le découplage ( séparation) de votre installation avec le réseau. En général cela ouvre le contacteur de couplage en coupant l'alimentation de la bobine du contacteur.
2) Automatisme de base
a) Fonctions attendues
Faire démarrer la turbine, la coupler au réseau puis gérer l'ouverture en fonction de l'eau disponible tout en surveillant quelques paramètres de sécurité tant avant le démarrage, qu'après le démarrage.
a-1)Paramètres de sécurité
On peut ne prévoir que quelques paramètres essentiels mais la liste est sans fin. A mon sens les principaux sont :
- protection de découplage ( obligatoire)
- Niveau d'eau suffisant pour démarrer
- Températures ( bobinages génératrice, palier, roulements ?)
- Circulation d'huile du multiplicateur quand il y en a une
- Niveau d'huile centrale hydraulique
- Fonctionnement pompe à graisse (si présence)
a-2) Fonction de base
En présence d'un niveau d'eau suffisant (à déterminer pour chaque site) l'automate ouvre progressivement le vannage (vanne, pales ou directrices ou plusieurs de ces organes selon le site). Dès que la vitesse de la génératrice a atteint sa vitesse nominale => l'automate donne l'ordre de fermeture du contacteur de couplage.
Une fois couplée l'automate n'a qu'à gérer le niveau amont pour le garder au niveau légal de retenue. Pour cela il doit intégrer un PID c'est a dire une fonction de régulation proportionnelle intégrale et dérivée. En clair ce type de régulation ( que l'on retrouve dans toute régulation digne de ce nom en chauffage) permet de donner un ordre important si le niveau est très au dessus ou en dessous de la consigne et un ordre très faible voire aucun ordre si le niveau est très proche de la consigne. Cette fonction évite ce que l'on appelle l'effet de pompage ( j'ouvre, je ferme .....)
En l'absence de pbs ( anomalies réseau, température, niveau d'huile ...) l'automate ne fait que cela : gérer le niveau
En cas de faible débit dans la rivière, il doit gérer une fonction essentielle soit directement soit par l'intermédiaire d'un relais ce que l'on appelle le retour de puissance. C'est à dire il doit déterminer à partir de quel moment on ne produit plus, mais on passe en moteur et consomme donc du courant.
Je dois avouer que cette fonction est souvent négligée ou très mal traitée.Il m'est souvent arrivé de voir des centrales de 100 kw s'arrêter de produire en dessous de 30 kw ou pire des centrales fonctionner en moteur pendant des heures=> pas optimal
Une bonne régulation n'a pas pour objectif de faire produire 110 kw pendant deux heures et s'arrêter les 4 heures suivantes, mais de toujours faire le mieux dans un maximum de sécurité, le plus longtemps possible.
Avant dernière fonction de base, savoir redémarrer automatiquement ou pas en cas de problème.
Par exemple si c'est un arrêt du à un défaut EDF, il faut pouvoir redémarrer dès que la stabilité du courant sera rétablie , cela doit être automatique. En revanche si l'arrêt est du à une surchauffe, il ne faut pas pouvoir re-démarrer sans l'acquittement du défaut par l'exploitant même si la T° est redescendue. (cela dit chacun peut prendre des risques, s'il sont calculés)
Dernière fonction de base sans laquelle une automatisation n'aurait à mon sens pas de raison, c'est l'alarme et le contrôle à distance. Je dois dire que cela est de plus en plus facile grâce à internet et à la généralisation des ports Ethernet sur presque tous les appareils. Cela dit le bon vieux téléphone avec sa technologie RTC n'est pas forcément dépassée dans certains coins car plus fiable que la porteuse ADSL.
En fonction de mon expérience je rajouterai avant de finir la fonction gestion dégrilleur en fonction des pertes de charges (encrassement des grilles) mais cela peut aussi se gérer pour éviter une usine à gaz, avec un second automate dédié au dégrilleur.
Je vous laisse corriger / compléter ce chapitre consacré à la fonction basique d'un automatisme et si cela vous dit on pourrait envisager une étude plus poussée de chaque fonction et ou composant ( ex pour l'ouverture turbine faut-il un capteur indiquant le % d'ouverture ?....... pour les températures un contact ou une T° en continue avec un seuil d'alerte....etc)
Ce qu'il y a de bien c'est que l'on peut tout faire, mais je pense qu'il serait intéressant de rester dans un premier temps à des fonctions basiques minimales mais suffisantes pour qu'un propriétaire de moulin de 20 kw puisse envisager un raccordement au réseau automatisé.
Bon dimanche à tous
Ticapix
