Les réseaux électriques du futur - Smart Grids

L
es industriels sont constamment
sous pression pour réduire leurs
coûts, gagner en productivité et
améliorer leur qualité de service.
Concilier effi cacement ces objectifs impose
de connaître en permanence l’état fonctionnel
des actifs de production – en particulier
les machines critiques – et de tirer profi t de
cet état des lieux pour identifi er et corriger
rapidement les défauts avant qu’ils ne se
répercutent sur d’autres parties du procédé
[1]. Un bon système de surveillance d’actifs
aide à prédire la fi abilité des équipements et
le risque de défaillance. Au vu des avantages
qu’ils procurent, pourquoi ces systèmes
ne sont-ils pas utilisés partout Première
raison, les équipements existants en
sont souvent déjà dotés et l’installation de
capteurs et de câbles supplémentaires
pourrait s’avérer à la fois compliquée et
coûteuse. Une deuxième raison tient à
l’interprétation des résultats. En effet, dans
de nombreux cas, récupérer des données
servant normalement à une fonction d’un
procédé pour en tirer des informations sur
une autre n’est pas évident. Ainsi, par
exemple, déterminer la dimension fractale
d’un phénomène peut être relativement
aisé, mais la rapporter à l’état fonctionnel
d’une machine est une autre affaire !
La plupart des procédés intègre des dispositifs
capables d’acquérir et de générer des
signaux qui, correctement regroupés et traités,
peuvent également servir à des fi ns de
diagnostic. À titre d’exemple, citons les variateurs
de fréquence de la gamme ACS
40 kHz, mais ne sont accessibles qu’à des
cadences inférieures (en conservant chaque
40 ème point de données, par exemple).
En traitement du signal, les fréquences supérieures
à celle dite de Nyquist – correspondant
à la moitié de la vitesse d’échantillonnage
– doivent être fi ltrées avant
l’échantillonnage des signaux. Sans ce fi l-
trage, les pics des fréquences les plus élevées
apparaîtront au bas du spectre, rendant
l’interprétation très diffi cile. Ainsi, par
exemple, les signaux contenant les fréd’ABB
qui alimentent et pilotent souvent
des équipements sensibles. Ces variateurs
hébergent une puissante électronique de
commande qui cumule et transmet des dizaines,
sinon des centaines de signaux
avec une résolution inférieure à la milliseconde.
Pour servir à la surveillance d’actifs, les
données doivent être récupérées du variateur
sous une forme ou une autre. En
interne, les signaux – notamment des valeurs
de mesure, de réglage et de calcul
(vitesse, fréquence, couple, fl ux, courant,
puissance, température, paramétrages…)
– sont stockés dans des mémoires régulièrement
mises à jour. Ils peuvent être récupérés
sous la forme de valeurs OPC 1 ou
chargés dans un enregistreur de données.
Ce dernier est une mémoire tampon programmable
qui stocke les valeurs de différentes
variables, à une cadence d’échantillonnage
spécifi que, généralement suf fi -
samment élevée pour permettre une analyse
spectrale des données. En fonctionnement
normal, les données anciennes sont écrasées
par les données plus récentes jusqu’à
ce que l’enregistreur soit déclenché par un
événement : défaut ou alarme, franchissement
d’un seuil ou commande logicielle.
Cette mémoire tampon étant circulaire, certaines
données antérieures et postérieures
au déclenchement
peuvent être conservées.
Le système
DriveMonitor TM
d’ABB ➔ 1 peut lire
le contenu de la mémoire
tampon d’un
variateur. Il se compose
d’un module
matériel sous la forme
d’un PC industriel
et d’une couche
logicielle qui collecte et analyse automatiquement
les signaux et les paramètres du
variateur [2].
Enrichissement des données
Leur résolution étant fi xe et leur prétraitement
effectué, les signaux du variateur existent
généralement sous une forme diffi cilement
exploitable à des fi ns de diagnostic.
Par conséquent, les données doivent subir
quelques « transformations » pour servir au
diagnostic.
Comme leur nom l’indique, les variateurs de
fréquence modulent la fréquence du courant
fourni au moteur. La technique DTC
(Direct Torque Control) de commande des
moteurs utilisée par les variateurs ABB
donne une séquence de commutation non
1 Module DriveMonitor TM d’ABB
déterministe. L’absence de fréquence de
commutation constante complique quelque
peu l’utilisation des méthodes d’analyse
spectrale. Chaque spectre contenant de
nombreuses composantes diffi ciles à prédire
collectées les unes à la suite des autres,
le moyennage point par point de nombreux
spectres, par exemple, est indispensable
pour obtenir un spectre « propre ».
En général, les signaux actuellement disponibles
dans les variateurs ACS servent essentiellement
à des fonctions de commande
et de régulation. Par conséquent,
certains prétraitements nécessaires à la
surveillance d’actifs, comme le fi ltrage antirepliement,
ne sont pas appliqués. Les
points de données sont échantillonnés ou
calculés à des cadences maximales de
La plupart des procédés
intègre des dispositifs capables
d’acquérir et de générer
des signaux qui peuvent
également servir à des fins
de diagnostic.
Note
1 Acronyme de OLE for Process Control :
interface ouverte de communication industrielle
temps réel entre équipements de contrôlecommande
de marques et de modèles
différents
Agent double
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