-
MESURES 809 - NOVEMBRE 2008 - www.mesures.com40
SolutionsVu chez
Snet
Reportage
INFORMATIQUE INDUSTRIELLE
Le superviseur sadapte aux centrales lectriquesLa socit Snet
souhaitait amliorer le systme de gestion de ses quatre centrales
lectriques. En sappuyant sur son logiciel Topkapi, Areal a dvelopp
pour elle lapplication Visioprod spcialement adapte aux besoins du
producteur dnergie lectrique. Au final, grce cet outil, le suivi de
la production est plus prcis, la dtection des pannes est plus
prcoce, des matires premires sont conomises Et surtout, la
production lectrique est mieux ajuste la demande.
Avec ses quatre centrales rparties sur le territoire, la Socit
nationale dlectricit et de thermique (Snet), filiale du groupe
E.ON, est le troisime producteur et fournisseur dlec-tricit en
France. Elle participe donc lali-mentation du rseau haute tension
dont les conditions sont fixes par un contrat conclu avec le
gestionnaire du Rseau de transport dlectricit (RTE). Snet doit
fournir la quan-tit dlectricit ncessaire aux heures o ses clients
en ont besoin. Elle reoit quotidien-nement des estimations de
consommation pour le lendemain. Cest chaque jour un nouveau dfi car
elle doit tenir compte des
prix du march de llectricit : les varia-tions de Powernext,
indice boursier spci-fique au march de lnergie, peuvent en effet
pousser un pro-ducteur acheter de llectricit plutt que de la
produire. Mais la tche principale reste lajustement de la
pro-duction. Il faut viser le plus prcisment pos-sible lquilibre
entre loffre et la demande. Pour cela, les respon-sables dmarrent
ou arrtent des parties de centrales (on les ap-pelle des
groupes),
en fonction de la demande prvisionnelle ou pour faire face un
pic de consommation imprvu. Cest l le rle du Codap (Centre
doptimisation, de dispatching et dajuste-ment de la production),
lagence de Snet charge de la gestion globale de la produc-tion et
des relations avec le RTE.Les employs du Codap ont pour
responsa-bilit dtablir les plannings de production pour les quatre
centrales de Snet situes Saint-Avold (Moselle), Hornaing (Nord),
Montceau-les-Mines (Sane-et-Loire), et Gardanne (Bouches-du-Rhne).
Selon Alain Carreau, chef du Codap, la prcision des ordres passs
aux centrales est primordiale. En effet, si nous dversons sur le
rseau plus dlectricit que ncessaire, Snet nest pas ou peu paye pour
ce surplus de pro-duction. Et linverse, si nous ne dversons pas
suffi-samment de courant, le RTE sarrange pour trouver llectricit
ailleurs et facture cette nergie Snet . Une quipe de six agents
dispatcheurs tra-vaille en service continu pour tablir ces
plannings, ainsi que les intervalles de prci-sion associs. Aucune
incertitude du ct des achats : tous les ordres passs sont fermes.
En revanche, la production est soumise un certain nombre dalas et
de contraintes. Les groupes des diffrentes centrales ne peuvent pas
tre dmarrs instantanment. Les rampes de monte en charge gnrent des
carts qui doivent tre minimiss, et le plus souvent les chaudires ne
peuvent tre soumises annuel-lement qu un nombre limit de dmarrages
afin de prserver les installations. Enfin, si un groupe tombe en
panne, il faut en tre averti au plus tt.
Pour rester comptitive, Snet devait donc squiper dun outil de
supervision adapt ces contraintes. Un outil qui prenne en charge la
remonte des informations depuis les cen-trales, et grce auquel les
exploitants de ces centrales pilotent leurs groupes. Or jusqu
prsent les outils de suivi de programmes lintrieur des centrales
taient assez rustiques, commente Marcel Karmann, responsable
dexploitation du groupe 6 la centrale Emile Huchet (Saint-Avold).
Sur le groupe 6, qui est ce jour le plus moderne de la centrale,
nous disposions dun systme numrique de contrle commande depuis
lajout des deux dispositifs de dpollution sur la chaudire (mo-dules
de dnitrification et de dsulfurisation). Mais ce SNCC ne nous
fournissait que des valeurs instan-tanes : aucune vision en ce qui
concernait lvolution de la production et les ventuelles drives.
Le besoin de prcision identifiSnet a donc pass un appel doffres
auprs de diffrents fournisseurs de solutions de su-pervision. Deux
choix possibles : opter pour un dveloppement entirement spcifique,
ou partir dun logiciel du commerce. Cest finalement la solution de
la socit Areal qui est retenue, avec son logiciel Topkapi. Parmi
les arguments en faveur de ladaptation dun logiciel existant : un
cot infrieur celui dun dveloppement complet, mais aussi une
maintenance commune. Areal sest en
Areal a adapt son logiciel Topkapi pour la supervision dun rseau
de centrales thermiques.
Le suivi de production dlectricit des quatre centrales de Snet
est amlior.
Cette solution favorise la dtection des pannes et conduit des
conomies de matires premires.
Avec Visioprod, lexploitant ajuste la production en fonction des
prix pratiqus et de la consommation instantane.
Lessentiel
Une vue du groupe n 6 de la centrale de Saint-Avold. Les gaz en
provenance de la chaudire alimentent la turbine (en gris sur la
photo), et cette dernire entrane lalternateur (en rouge).
-
MESURES 809 - NOVEMBRE 2008 - www.mesures.com 41
SolutionsVu chez
Snet
Reportage
effet engag faire bnficier lapplication de Snet de toutes les
futures amliorations apportes Topkapi. Ce ne fut pas pour nous un
projet ordinaire, dclare Sylvain Starck, co-fondateur et directeur
R&D chez Areal. Notre logiciel a d subir dimportantes
adaptations pour coller au plus prs aux exigences de Snet. Par
chance, le cahier des charges tait trs prcis. Mais ce nest pas
systmatique. Pour certaines affaires, le client ne sait pas
prcisment ce quil veut. Ce qui nous oblige le plus souvent rajouter
des fonctions importantes en fin du cycle de dveloppement. Du coup,
ces fonc-tions peuvent tre mal optimises. Topkapi a bnfici
damliorations techni-ques, limage de la gestion des bases de donnes
Microsoft SQL Server, amliorations qui bnficieront toutes les
versions ult-rieures du logiciel. Mais lessentiel des
mo-difications est bas sur les connaissances mtier des responsables
de Snet. Do le nom donn cette version personnalise de Topkapi :
Visioprod. Pour Arnaud Judes, responsable communication chez
lditeur : On peut dcrire le projet Visioprod comme la ren-contre
entre une supervision et une solution de pro-grammation et de suivi
des machines de production
dlectricit. Un outil utile la fois sur le terrain et dans les
salles de prise de dcision du Codap.
Le procd de production dlectricit mieux matrisLapplication de
supervision des centrales a t mise en place au dbut de lanne 2008.
Elle est utilise pour la surveillance en temps
rel des installations. Toutes les informations remontes par les
nombreux capteurs passent par des automates relis Visioprod. Mais
la supervision est surtout utilise pour le suivi de la production
lectrique et pour la dtec-tion des drives. Cest l la vraie valeur
ajoute du systme, insiste Alfred Allard, charg dtu-des la centrale
Emile Huchet de Saint-Avold, car lidentification des drives de
production est au cur de nos proccupations : une drive enre-gistre
sur un ou plusieurs instruments est souvent llment annonciateur
dune panne, et notre rle est dempcher ces pannes. Grce Visioprod,
non seule-ment nous surveillons mieux le process, mais nous le
matrisons mieux. En effet, dordinaire un conduit bouch ou un
capteur obstru nest dtect que plusieurs jours aprs, lorsque lon
constate une augmentation de la con-sommation de matire premire ou
une dgradation de la qualit du gypse (le pro-duit obtenu en fin de
cycle, qui est ensuite revendu des industriels des travaux
pu-blics). Il faut noter galement quune chau-dire telle que celle
qui quipe le groupe 6 de la centrale de Saint-Avold sauto-alimente
partir du courant quelle produit (elle con-somme environ 30 MW sur
les 600 MW produits pleine charge). Et les dispositifs de
traitement des fumes, eux consomment aussi prs de 6 MW. En
surveillant tous les capteurs de linfrastructure, les exploitants
font la chasse toute consommation lectri-que excessive.En tudiant
les diffrentes courbes traces sur les crans de supervision, les
oprateurs peuvent galement dtecter les vnements annonciateurs de
ces pannes. Avant de tomber en panne, un moteur ou un ventilateur
pr-sente des signes avant-coureurs quil est dsormais possible
didentifier. Pour les op-rateurs des centrales, cet outil daide la
dcision entrane un vritable changement des mentalits. Alors que,
jusqu prsent, chaque groupe effectuait sa production de manire
isole, dsormais les responsables dexploitation ont accs aux donnes
relatives aux autres groupes et aux autres centrales. Cela amliore
la motivation et la cohsion des quipes , indique Marcel
Karmann.
Lapplication en salle de contrleLe systme Visioprod met en
vidence les drives et permet danticiper certaines pannes auxquelles
les exploitants taient confronts, mais il gnre aussi des conomies.
Grce une rsolution temporelle de lordre de la minute (alors quelle
tait dune demi-heure avec le systme prcdent), Snet ajuste beau-coup
plus rapidement sa production en fonction des baisses ou des
hausses
Chaque centrale thermique est divise en plusieurs groupes
producteurs dlectricit. Le site de Saint-Avold, principale centrale
de la Socit nationale dlectricit et de thermique en termes de
capacit de production, compte trois groupes en exploitation.
Snet, ce sont 800 collaborateurs en France rpartis sur 4
centrales : Saint-Avold (57), 1 086 MW ; Hornaing (59) 253 MW ;
Montceau-les-Mines (71) 270 MW ; et Gardanne (13), 868 MW. Le sige
est bas en rgion parisienne et le centre de dispatching (Codap) est
situ Saint-Avold.
-
MESURES 809 - NOVEMBRE 2008 - www.mesures.com42
SolutionsVu chez
Snet
Reportage
dintensit du rseau national haute ten-sion. Lcart entre
production et consomma-tion est dsormais calcul chaque minute, afin
dajuster la production et de coller au mieux la courbe de la
demande. Cette rac-tivit accrue gnre forcment des bnfices.Les
principaux serveurs chargs des calculs et de larchivage des donnes
sont installs au Codap. Les crans placs dans la salle des commandes
proposent une visualisation de toute la production, groupe par
groupe, pour toutes les centrales de Snet. Ils autorisent aussi
laffichage individuel des courbes sta-tistiques relatives un groupe
en particulier. Mais, pour Alain Carreau, une des principales
amliorations est apporte par la connexion directe de Visioprod avec
le RTE : Aujourdhui, les courbes de consommation instantane et de
prvi-sions pour le lendemain sont mises jour automati-quement. La
supervision intgre galement en temps rel les prix de Powernext et
la tendance du march. Cela nous aide dterminer sil vaut mieux
produire ou acheter, ainsi qu grer les carts fortuits. Pour ce
dernier aspect, les ingnieurs dAreal ont pouss les dveloppements
jusqu pro-poser des aides la prise de dcision. Sur les fentres de
lapplication, des botes de dia-logue apparaissent rgulirement, la
ma-nire des infobulles des applications bureau-
Centrale Emile Huchet, producteur dnergie depuis 1952Avec une
capacit de production de 1 086 MW, la centrale Emile Huchet de
Saint-Avold est la plus importante de Snet. Cest aussi la centrale
pilote du groupe. Ce site dEtat a profit au fil des dcennies de
toutes les dernires technologies en matire de chaudires. Tous les
prototypes y ont t essays avant dtre dploys sur dautres centrales
de Snet ou dtre vendus dautres constructeurs de centrales
thermiques.A sa cration en 1952, la centrale disposait de deux
groupes de 110 MW chacun. Il sagissait lpoque des plus gros
dEurope. Leur exploitation sest arrte en 1983. Les groupes 3 et 4,
mis en service en 1958, dlivraient pleine charge jusqu 125 MW. Le
groupe 4 a t remplac en 1990 par le premier prototype de chaudire
LFC (lit fluidis circulant). Le groupe 5, install en 1972, fut le
premier groupe cycle combin gaz mixte. Cette technologie,
couramment utilise aujourdhui, utilise un principe de combustion
mixte base de charbon et de gaz. Ce dernier fait tourner trois
turbines dont les gaz dchappements, approchant les 450 C, sont
renvoys vers la chaudire charbon.Le groupe 6, enfin, fut construit
en 1981. Bas sur le principe dune chaudire tour circulation force,
il est le premier de sa gnration dpasser les 600 MW. Il a t quip
par la suite de modules destins diminuer les rejets polluants dans
latmosphre. Un module de dnitrification est charg de llimination
des nitrates, tandis que le module de dsulfurisation limine les
composs soufrs. A ce jour, plusieurs rpliques de ce groupe ont t
installes en France, en Afrique ou en Chine.La centrale Emile
Huchet fonctionne aujourdhui avec les groupes 4, 5 et 6. Deux
autres groupes cycle combin gaz de 430 MW chacun sont en
construction. Ils bnficieront dun refroidissement par air forc, au
lieu du refroidissement traditionnel par tour arorfrigrante.
tiques. Elles sont porteuses de messages tels que : la situation
est favorable aux achats, ou encore la hausse de la demande impose
de produire davantage de courant, voire mme la forme du signal X
indique quun capteur est certainement tomb en panne.
Satisfaire les contraintes dun march critiqueLadaptation de
Topkapi pour le projet Visioprod a bien entendu ncessit de
nom-breux dveloppements pour raliser ces fonctions spcifiques.
Autre demande expri-me dans le cahier des charges :
lapplication
doit tre volutive, afin de prendre en compte la prochaine mise
en service de nou-veaux groupes thermiques la centrale de
Saint-Avold.Le principal dfi pour Visioprod concernait la
disponibilit de lapplication. En effet, la transmission des donnes
entre les centrales et le Codap est un lment critique. Dautant plus
que la transmission de donnes met en jeu plusieurs rseaux
successifs, en partie dtenus par France Tlcom, et susceptibles de
connatre des interruptions. Cest la raison pour laquelle un systme
de mmoires tam-pons a t mis en place. Il offre une marge de scurit
de 24 heures pour la remonte des informations. A cela sajoute une
redon-dance totale de tous les serveurs et automa-tes dacquisition,
ainsi quun contrle per-manent de la qualit des diffrents signaux.
Un signal dfaillant est systmatiquement occult.Par ailleurs, il
fallait offrir un accs aux don-nes aux oprateurs bass au sige
social de Snet Rueil-Malmaison (92), tout comme aux financiers
oprant depuis les salles de march. Une interface clients lgers a
donc t dveloppe pour visualiser des donnes de Visioprod depuis
nimporte quel PC connect au rseau de Snet. Topkapi proposait dj des
fonctions de serveur web, mais bases sur lergonomie du superviseur.
Le Codap ayant impos de travailler sur une base de donnes Microsoft
SQL Server, les in-gnieurs dAreal ont d dvelopper toutes les
interfaces ncessaires afin de remonter les donnes afficher dans les
serveurs de stoc-kage. Ils ont ajout quelques fonctions sp-cifiques
par rapport aux fentres de lappli-cation fixe, pour le trac de
bilans annuels, et pour le calcul de comparatifs de produc-tion dun
mois sur lautre ou dune anne sur lautre. Enfin, ces applications de
clients lgers sont compatibles avec Microsoft Office afin que les
donnes puissent tre copies dans des rapports raliss sous Excel
ou
Les responsables dexploitation pilotent la production depuis ces
salles de contrle.Les groupes 5 et 6 ne fonctionnent pas en
continu. Ce sont des cycles quotidiens (de 5 heures minuit en
gnral), contrairement dautres groupes de gnrations plus anciennes
qui supportent mal les nombreux arrts et dmarrages.
-
MESURES 809 - NOVEMBRE 2008 - www.mesures.com 43
Solutions Vu chezSnet
Reportage
LEM
Word. La principale difficult rencontre fut de fournir aux
agents du Codap lassurance quils visualisent un primtre de
produc-tion raliste. En effet, si lintrieur des cen-trales, on
supervise dsormais un groupe de manire trs fine, le pilotage au
Codap du primtre global de production (somme de tous les groupes)
pouvait poser des probl-mes. Les groupes ne partageaient pas tous
la mme base de temps, et il tait possible que lun dentre eux ne
soit pas comptabilis
pour le bilan semi-horaire si le paquet de donnes arrive
quelques secondes trop tard. Pour y remdier, un indice de qualit a
t ajout au calcul de la production globale. Il fournit une
indication sur la pertinence des rsultats affichs. De plus, les
donnes sont horodates et synchronises pour saffran-chir de la
distance entre les sites. Cette tche est confie un serveur NTP
(Network Time Protocol) install pour diffuser une heure de rfrence
tous les automates grs par
Areal est fonde en 1989 par un ingnieur en mcanique, Sylvain
Starck, et un ingnieur en lectronique, Pierre La Marle. Leur
rencontre a men la cration de Topkapi. Le logiciel de supervision
sadapte au fil des ans aux diffrents systmes dexploitation et
langages de programmation. Mais il reste toujours fortement orient
vers
la supervision de procds industriels automatiss, en mettant
laccent sur la fiabilit et la rapidit. Aujourdhui, les quipes
dAreal proposent des services de personnalisation du superviseur.
Une quipe de dveloppeurs se charge de toutes les tudes pour adapter
Topkapi aux besoins de chaque nouveau projet.
Le superviseur met laccent sur la fiabilit
Dans chaque centrale lectrique, deux automates redondants
effectuent lacquisition des donnes de production. Les signaux
analogiques sont chantillonns la seconde. Toutes les donnes sont
envoyes des serveurs redondants situs au Codap (Saint-Avold, en
Moselle) ainsi quau sige, en rgion parisienne. Des PC
sont installs au Codap et dans les salles de contrle de chaque
groupe thermique. Ils affichent les moyennes de production,
calcules chaque minute, sous forme de courbes de tendance et
dhistogrammes. Enfin, toutes les donnes sont stockes sur un
troisime serveur darchivage utilis pour lalimentation des postes
clients lgers.
Larchitecture de lapplication Visioprod
-
MESURES 809 - NOVEMBRE 2008 - www.mesures.com44
SolutionsVu chez
Snet
Reportage
Topkapi. Mieux vaut ne rien afficher que de tracer des points
faux sur la courbe, commente Sylvain Starck. Grce lexprience mtier
des res-ponsables de Snet et au caractre volutif de Topkapi,
Visioprod fournit une prestation haute disponibilit et haute
fiabilit.
Un retour sur investissement infrieur 2 ansLe systme a t mis en
place rcemment. Il est donc encore trop tt pour disposer de
chiffres prcis quant aux conomies rali-ses. Mais au Codap, on
assure que lam-lioration globale rduit un certain nombre de pertes.
On vite de produire de llectri-cit lorsquil est plus conomique de
lacheter. On anticipe les pannes avant que celles-ci naient de
consquences graves sur la gestion du primtre de production. Aussi
les responsables voquent-ils un temps de retour sur investissement
inf-rieur 2 ans.Par ailleurs, la possibilit dapporter des
modifications plus ou moins long terme, ainsi que laugmentation de
la disponibilit de lapplication, ont amlior les conditions de
travail des quipes. Dautant que les ingnieurs dAreal ont su
appor-ter un caractre convivial lapplication, conclut Alain
Carreau, ce qui nest pas forcment systma-tique avec tous les
logiciels de supervision. Sous Visioprod, toutes les actions
seffectuent dun clic de souris. Le passage dune fentre une autre
est par-faitement intuitif. On change les courbes comme on le
souhaite, instantanment, et on peut revenir jusqu 8 jours en arrire
pour dceler des drives. Chez les responsables comme chez les
oprateurs, quils soient forms ou non aux outils informatiques,
lacceptation est totale. Si bien quaujourdhui de grands groupes
comme EDF nous envient dj ce systme.
Frdric Parisot
Le pilotage de la production lchelle du territoire est effectu
par le RTE (Rseau de transport de llectricit) qui dtermine le
niveau de demande en courant lectrique et rpartit cette demande
entre les diffrents fournisseurs dnergie lectrique (nuclaire,
thermique, renouvelable, etc.). Chaque jour, le RTE valide le
programme de Snet. Cette courbe journalire fixe pour chaque
demi-heure une demande globale (500 MW, par exemple) et le montant
des rserves primaires et secondaires.La rserve primaire correspond
la participation des groupes de Snet au rglage du rseau haute
tension gr par le RTE. Cest pour simplifier lintervalle de prcision
accept (plus ou moins 12 MW par groupe, par exemple). Ces
variations
sont dues au fait que lexploitant doit ajuster sa production
pour quilibrer la frquence du rseau haute tension. Quand la
consommation nationale augmente, la frquence globale du rseau
baisse. Il faut alors augmenter la vitesse de rotation de
lalternateur pour rquilibrer la frquence. Pour cela, on rgule la
vitesse de rotation de la turbine (qui est la mme que celle de
lalternateur) afin dajuster la frquence du courant dlivr en
sortie.Le Codap participe par ailleurs au rglage secondaire. Il
sagit cette fois dun ajustement demand par le RTE dans le cas de
pics de consommation soudains. Lintervalle (de lordre de plus ou
moins 50 MW par groupe) est dtermin en fonction de la valeur
nationale de puissance disponible.
La production lectrique sajuste la demande
AUTOPUB
Lapplication Visioprod telle quelle est utilise au Codap. Les
agents de dispatching utilisent ces crans pour grer la production
globale en fonction du march (demande en lectricit et prix
pratiqus), mais aussi en fonction des contraintes internes chaque
centrale.Loutil mis en place par Areal favorise notablement la
prise de dcision.
