En Amérique du Nord, les pertes non techniques (vols et erreurs) représentent un problème de 6,5 milliards de dollars par an [1]. Dans les pays en développement, la situation est tout aussi extrême - par exemple, 5 milliards de dollars par an au Brésil [2]. Ce livre blanc décrit une solution pour les pertes non techniques qui associe les capteurs LineWatch de CO7 Technologies, d'un bon rapport coût-efficacité, à l'analyse du poids lourd des "big data" EMC, tout en tirant parti de l'infrastructure de communication existante des compteurs avancés de fournisseurs tels qu'Itron.
Capteurs LineWatch
Les capteurs complètent les relevés de compteurs résidentiels en collectant des informations sur les flux d'énergie en amont, nécessaires pour effectuer des calculs de bilan énergétique avec les compteurs des clients.
Les compteurs destinés à cette application doivent avoir un niveau de précision proche de celui d'un produit de consommation afin de garantir que les petits vols ne seront pas perdus en raison d'erreurs de mesure. Le coût total de possession du capteur (coût initial, coût de déploiement et coûts de maintenance) doit constituer un argument commercial convaincant, étant donné qu'un déploiement relativement large sera nécessaire pour atteindre les objectifs de l'application. En outre, les capteurs doivent exploiter l'infrastructure de communication existante afin de réduire les coûts opérationnels.
Les capteurs LineWatch de CO7, illustrés dans les figures 1 et 2, ont été conçus pour répondre à ces exigences, le cas d'utilisation de la détection de vol étant une exigence déterminante. Ces deux capteurs sont certifiés de classe 1.0 en ce qui concerne la mesure des kWh.
Le capteur LineWatch-M s'installe directement sur les lignes de distribution de moyenne tension sous tension par l'intermédiaire d'une clé USB. Les capteurs utilisent une nouvelle méthode de détection capacitive de la tension qui permet d'obtenir une précision proche du niveau de revenu sans connexion neutre, ce qui rend l'installation facile, sûre et rapide tout en répondant aux besoins de détection des pertes non techniques. Une installation triphasée complète prend environ 45 minutes sans interruption de service pour le client.
Figure1: Le capteur moyenne tension LineWatch-M surveille directement les lignes de distribution
FIgure 2: Le détecteur de basse tension LineWatch-L surveille les montages sur poteau et sur socle.
Le capteur LineWatch-L peut être installé sur un poteau à phase divisée ou triphasée, ou à l'intérieur d'un transformateur sur socle. Aucun capteur de courant supplémentaire n'est nécessaire - des bobines de Rogowski précises sont intégrées dans les pinces de l'unité. Comme le produit LineWatch-M, les compteurs LineWatch-L sont conçus pour une installation rapide sur les lignes sous tension.
Vue d'ensemble du système
Le système a une approche de mesure essentiellement à trois niveaux, comme le montre la figure 3.
LineWatch M
Les systèmes LineWatch-M mesurent le flux d'énergie le long d'une ligne d'alimentation moyenne tension. La mesure directe du flux d'énergie sur le départ facilite la localisation des prises non autorisées sur le départ.
LineWatch L
surveillent les transformateurs de distribution reliés à la ligne d'alimentation. Ces mesures permettent d'équilibrer l'énergie mesurée par les compteurs AMI en aval des transformateurs. Les compteurs de revenus AMI existants fournissent des mesures localisées nécessaires à l'équilibrage de l'énergie et à d'autres algorithmes non techniques de détection des pertes.
Figure 3: Système opérationnel de capteurs LineWatch
Le cas échéant, les compteurs de CO7 peuvent utiliser l'infrastructure AMI existante. Les compteurs de CO7 ont été certifiés par Cisco pour fonctionner sur leur réseau maillé IPv6, également utilisé par les compteurs intelligents AMI d'Itron[3]. [Si aucune infrastructure résidentielle maillée compatible n'est en place, les capteurs LineWatch peuvent être livrés avec des routeurs cellulaires intégrés.
Les capteurs peuvent être interrogés à intervalles réguliers pour constituer les enregistrements de données nécessaires à l'identification des pertes non techniques. Le capteur de CO7 peut communiquer en utilisant DNP3 avec authentification sécurisée sur des réseaux IPv4 ou IPv6 en utilisant une couche de transport TCP/IP ou UDP - cette combinaison est compatible avec de nombreux fournisseurs SCADA. CO7 Technologies peut également fournir son moteur de collecte de données (DCE). Le DCE interroge les capteurs LineWatch à des intervalles configurables (nominalement 15 minutes) et stocke les résultats dans un format de base de données standard facilement accessible. Les données sont mises à la disposition d'autres fournisseurs, tels qu'EMC, à des fins d'analyse. Enfin, le système est extensible à des dizaines de milliers de capteurs.
Analyse du bilan énergétique
Sur le plan théorique, l'idée qui sous-tend l'identification de l'équilibrage énergétique est simple : il s'agit d'additionner toute l'énergie entrant et sortant des points de référence pour trouver les endroits où l'énergie ne s'additionne pas, ou ne s'équilibre pas. Cependant, la mise en œuvre pratique de l'équilibrage énergétique est une entreprise complexe. Un modèle topologique détaillé du réseau de distribution doit être construit et mis à jour pour que le système puisse savoir quelles mesures doivent être équilibrées. Un grand volume de données doit être reçu et traité à partir des compteurs de CO7 et des compteurs résidentiels. Les algorithmes d'équilibrage doivent prendre en compte les sources d'erreur telles que les pertes techniques, les problèmes temporaires de communication avec le réseau, etc. Les résultats doivent ensuite être présentés aux opérateurs du système d'une manière qui permette aux utilisateurs de visualiser clairement les problèmes potentiels et de les étudier.
Comme le montre schématiquement la figure 4 ci-dessous, EMC a mis au point un système de détection des vols qui résout les problèmes pratiques les plus difficiles, en intégrant les informations de localisation et les relevés de compteurs. Le système utilise également d'autres algorithmes en plus de l'équilibrage énergétique pour identifier les comportements anormaux, par exemple en comparant les chutes de tension à l'emplacement des compteurs aux impédances de ligne attendues pour identifier la présence d'appels de puissance anormaux. Au cours des premiers mois de fonctionnement d'une installation pilote récente, le système EMC a déjà identifié un nombre important de pertes non techniques.
Figure 4 : EMC Analytics combine un vaste référentiel de relevés de compteurs et d'informations de localisation/connectivité pour identifier et localiser les pertes non techniques par le biais de l'équilibrage énergétique.
Conclusions
Les capteurs LineWatch de CO7 Technologies, combinés aux puissants outils d'analyse d'EMC, permettent d'atténuer de manière convaincante les pertes non techniques.
Le coût initial de ce système est éclipsé par la récupération potentielle des revenus obtenue grâce à l'élimination des vols et des erreurs administratives identifiées par la solution.
Références
[1] "Advanced Metering Infrastructure Technology", EPRI Product ID : 1016049, 8 décembre 2008.http://www.epri.com/abstracts/Pages/ProductAbstract.aspx?ProductId=000000000001016049
[2] J. Deign, "Energy theft : Ending the toll from non-technical losses", Smart Grid Update, 23 mai 2012. http://analysis.smartgridupdate.com/communication-data/energy-theft-ending-toll-non-technical- losses
[3] John, " Cisco adds distribution automation to its grid network ", Greentech Grid, 21 janvier 2014. http://www.greentechmedia.com/articles/read/cisco-adds-distribution-automation-to-its-grid-network