Même après l’expiration des périodes de transition pour la certification des centrales de production d’électricité selon les directives de raccordement du code de réseau allemand VDE (Comité des ingénieurs allemands), de nombreuses questions subsistent concernant l’installation correcte des systèmes d’enregistrement de défauts requis. A. Eberle est entièrement conforme aux VDE-AR-N 4110 & 4120 – y compris l’Annexe F. Dans cette annexe, nous établissons des références, étant l’un des rares fournisseurs à satisfaire à toutes les exigences : IEC 61000-4-30 (Classe A, Éd. 3), fréquences d’échantillonnage jusqu’à 20 kHz, un étalonnage correspondant (DAkkS, etc.) et un transfert de données sans interruption
L’Annexe F définit les exigences relatives aux systèmes d’enregistrement des perturbations, notamment :
- Obligation d’intégrer des enregistreurs d’événements et de perturbations pour la stabilité et l’analyse du réseau
- Mesures de qualité de la tension selon IEC 61000-4-30 (Classe A)
- Hautes fréquences d’échantillonnage pour détecter les transitoires et les supraharmoniques
- Synchronisation temporelle et événementielle (par ex. via GPS)
- Fourniture de données normalisées et continues aux gestionnaires de réseau
- Étalonnage traçable selon les standards nationaux (par ex. DAkkS)
Votre avantage : Notre guide et nos solutions vous aident à anticiper les particularités, à choisir les bons composants et à éviter retards ou coûts supplémentaires lors de la certification – pour une mise en œuvre conforme et pérenne.
Avez-vous des questions ou des projets en cours concernant la mise en œuvre des VDE-AR-N 4110 & 4120 (y compris l’Annexe F) ? Alors n’hésitez pas à nous écrire directement via notre page de contact.
VDE-AR-N 4110 & 4120, y compris l’annexe F – Il est nécessaire de procéder à des essais avec une technologie de mesure de haute précision.
Les erreurs de planification dans la construction d’unités de production à grande échelle entraînent souvent une augmentation des coûts et un retard dans la certification. Il est vrai qu’il s’agit là d’une question très complexe. Selon le chapitre 6.4 de la norme VDE-AR-N 4110, l’enregistrement des défauts et la surveillance de la qualité de l’énergie sont recommandés pour les stations de transfert dans les cas justifiés. Pour les systèmes dans la procédure de vérification individuelle, l’exigence est formulée de manière plus détaillée. Dans ce cas, un enregistreur doit être installé pour « pouvoir vérifier en permanence les exigences relatives au maintien dynamique du réseau en service, si le respect des exigences relatives au maintien dynamique du réseau n’a pas déjà pu être démontré par des mesures lors de la mise en service » [extrait normalisé de la norme VDE-AR-N 4110]. Cet essai de mesure doit bien entendu être effectué à l’aide d’une technique de mesure appropriée et de haute précision, testée conformément à la norme.
La procédure de vérification individuelle requise pour certains systèmes avec l’installation d’un enregistreur de défauts pour le contrôle de la conformité, qui doit être effectuée par un organisme de certification accrédité, exige un degré élevé de coordination entre tous les acteurs concernés. Tout d’abord, la technologie de mesure appropriée, qui répond à toutes les exigences, doit être sélectionnée pour la procédure de vérification. En outre, l’expertise nécessaire est requise pour l’installation correcte de la technologie de mesure. En outre, certaines exigences relatives aux transducteurs utilisés doivent être prises en compte, ainsi que les vérifications nécessaires pour garantir les précisions requises (étalonnages DAKKS) des technologies utilisées. En ce qui concerne le contrôle de conformité ultérieur, un échange de données semestriel facile à mettre en œuvre doit être assuré.
Ce guide donne un aperçu pratique des éléments les plus importants pour garantir et faciliter une chaîne de mesure fiable.
Exigences relatives aux enregistreurs de défauts
Selon l’annexe F de la directive de raccordement, l’enregistreur de défauts doit être certifié conformément à la classe A de la norme CEI 61000-4-30 (Ed. 3) afin de garantir la sécurité et la précision des mesures. L’annexe F exige que la fréquence d’échantillonnage des enregistreurs soit d’au moins 1 kHz. Toutefois, pour l’évaluation des supra-harmoniques de tension et de courant dans la bande de fréquence de 2-9 kHz, qui est subdivisée en bandes de 200 Hz conformément à la norme DIN EN 61000-4-7, il est essentiel de prévoir des fréquences d’échantillonnage plus élevées pour la mesure. Par conséquent, une fréquence d’échantillonnage minimale de 20 kHz est nécessaire pour pouvoir effectuer les mesures requises conformément à la norme FGW TR 3.
Afin de garantir un enregistrement cohérent des données même en cas de panne et de coupure de courant et de documenter la réaction d’EZA même en cas de coupure de courant, il est recommandé dans tous les cas d’utiliser un système UPS pour l’appareil de mesure et les composants supplémentaires tels que l’infrastructure de communication (commutateurs, passerelles, serveurs). Bien entendu, l’appareil de mesure de la qualité de l’énergie utilisé ne doit pas perdre de paramètres ni de données, même lorsqu’il est hors tension. Cela doit être garanti par l’appareil de mesure et la configuration. Des données fiables sont nécessaires, en particulier en cas de défaillance.
Dans ce contexte, la synchronisation temporelle joue un rôle important. Une synchronisation externe, par exemple par GPS, est donc nécessaire pour garantir une précision maximale de 25 µs dans l’ensemble du système. La précision de l’ensemble de la chaîne de mesure revêt une grande importance dans le processus de détection.
Cependant, la précision du résultat de la mesure ne dépend pas seulement d’un appareil de mesure de haute précision avec une déviation maximale de 0,1% et de la vérification correspondante, mais l’erreur totale de toute la chaîne de mesure est influencée de manière significative par les transducteurs utilisés.
Ainsi, par exemple, les transformateurs utilisés doivent également être capables de transmettre des supra-harmoniques sans erreur. Dans la gamme des moyennes et hautes tensions, il existe déjà une grande variété de transformateurs sur le marché qui peuvent également transmettre des fréquences dans la gamme 2-9 kHz avec des déviations <0,1%. En particulier dans les systèmes DCA avec alimentation contrôlée par liaison CC, les fréquences d’horloge dominantes sont souvent responsables d’effets de rétroaction tels que l’augmentation de la génération de bruit, comme le montre la figure 2.
Par exemple, les transducteurs qui peuvent capter la gamme de fréquences supérieure de 2 à 9 kHz sont généralement équipés de sorties de 3,25 V/√3 au lieu de 100 V/√3. Dans tous les cas, le rapport d’impédance entre la sortie du transducteur et l’entrée de l’encodeur doit correspondre. Il est donc nécessaire de vérifier les exigences respectives en matière d’impédance avant l’acquisition et de clarifier à l’avance les données nécessaires pour l’instrument de mesure et l’entrée de mesure sélectionnée avec le fournisseur du transducteur à utiliser.
Mesure avec des capteurs
Simple et très précis
Le PQI-DE permet un large éventail de combinaisons et de situations d’installation, tant dans le domaine de la mesure de la tension que par le biais des diverses possibilités de mesure du courant, y compris dans le domaine du rééquipement, par exemple grâce aux entrées Rogowski de haute précision pour la mesure du courant.
- 100 V 2 MOhm || 25 pF
- 100 V / 400 V / 690 V 10 MOhm || 25 pF
- 3.25 V 2 MOhm || 50 pF for small-signal transducers according to IEC 61869-11 (SELV)
- 4 current inputs for transducers 1 A/5 A (MB max. 10 A)
- 4 current inputs for protection transformers 1 A/5 A (MB max. 100 A)
- 4 current inputs for Rogowski clamps (Input 350 mV)
- 4 current inputs for current clamp meter (AC converter 0.5 V input)
Étalonnage DAKKS requis
Pour assurer et garantir les précisions, un étalonnage DAKKS est nécessaire avant la livraison et l’installation de l’appareil de mesure. L’étalonnage standard en usine n’est pas suffisant pour la certification.
C’est pourquoi A. Eberle GmbH & Co. KG exige un étalonnage DAKKS étendu par un laboratoire certifié, également dans le domaine des supra-harmoniques pour les appareils de mesure.
Cliquez ici pour un exemple d’un tel certificat.
Selon la directive de raccordement, l’organisme de certification a pour tâche d’évaluer les données de mesure au moins tous les six mois. À cette fin, un échange de données simple et sans faille doit être assuré. En outre, le système doit être en mesure de fournir une solution logicielle appropriée pour évaluer les données. Il est important d’utiliser un système doté d’interfaces simples, flexibles et ouvertes, qui peuvent être adaptées aux conditions sur site et aux solutions de communication.
Exigences du système
Simple
Dans le cas le plus simple, le transfert des données de l’appareil de mesure à l’organisme de certification doit se faire en insérant une carte SD et en copiant l’ensemble de la mémoire interne. La lecture dans un logiciel d’évaluation de la qualité de l’énergie fonctionne de la même manière selon une procédure « plug & play ».
Souplesse
Du simple transfert de données par insertion d’une carte SD au transfert automatisé de données par radio mobile, SHDSL ou Ethernet : toujours sans problème, même en cas de mauvaise qualité de connexion. Des solutions système diverses et personnalisables devraient être possibles.
Ouvert
Comtrade ou PQDIF en standard via IEC 61850, IEC 60870-5-104 ou Modbus. Les instruments de mesure et le système WebPQ® de A. Eberle GmbH & Co. KG disposent de nombreuses interfaces et protocoles standard ouverts pour la transmission des données de mesure.
WebPQ® : Vérification automatique de la conformité des centrales électriques à l’aide des courbes FRT
Les centrales électriques raccordées aux réseaux publics doivent assurer un soutien dynamique au réseau conformément au Code de réseau européen (RfG – UE 2016/631) ainsi qu’aux codes de réseau nationaux et régionaux dans le monde entier. Cette obligation s’applique notamment en cas de défauts et définit le comportement que doivent adopter les unités de production lors de défauts symétriques et asymétriques.
Exigences clés :
- Pas de déconnexion de l’unité de production lors d’événements de sous-tension ou de surtension, tant que ceux-ci restent dans les limites de la courbe FRT applicable.
- Soutien dynamique également en cas de défauts consécutifs multiples, sans déclenchement automatique.
- Injection de courant réactif (puissance réactive) pour stabiliser la tension du réseau pendant et immédiatement après le défaut. Le courant réactif doit être fourni dans les systèmes de séquence positive et négative selon le type de défaut.
Qu’est-ce qu’une courbe FRT ?
Les courbes FRT (Fault Ride Through) définissent le profil tension–temps qu’une unité de production doit supporter sans se déconnecter du réseau. En d’autres termes, elles spécifient la durée pendant laquelle une centrale doit « traverser » un défaut à des niveaux de tension donnés.
- Perspective européenne : Dans l’UE, les exigences FRT sont harmonisées dans le RfG et précisées par des implémentations nationales (ex. : Allemagne : VDE-AR-N 4110/4120, Royaume-Uni : G99, Espagne : P.O. 12.3).
- Perspective internationale : Des exigences comparables existent dans le monde entier, adaptées aux structures locales du réseau :
- Amérique du Nord : normes NERC PRC et directives de fiabilité approuvées par la FERC.
- Amérique latine : Brésil (Code du réseau ONS), Chili (NTCO).
- Asie-Pacifique : Chine (normes GB/T), Inde (réglementations CEA), Australie (Code AEMO).
- Moyen-Orient & Afrique : codes souvent basés sur le modèle européen, avec des adaptations locales.
Dans tous les cas, le principe reste le même : les centrales doivent rester connectées et soutenir le réseau lors de perturbations brèves, au lieu de se déconnecter, ce qui pourrait déstabiliser le système électrique.
Vérification avec WebPQ®
Pour garantir la conformité à ces exigences dans des installations variées, le système WebPQ® (à partir de la version V.2.1) inclut un module complémentaire pour la classification automatique des perturbations selon les courbes FRT intégrées.
- Chaque point de mesure peut être associé à une courbe FRT en fonction du type d’installation et du code de réseau applicable.
- Les perturbations sur de longues périodes (ex. : un an) peuvent être automatiquement évaluées et classées (voir Figure 3).
- WebPQ® comprend par défaut des courbes FRT pour les centrales de type 1 et 3, couvrant la plupart des cas. Des personnalisations sont possibles grâce à l’éditeur de modèles FRT, permettant d’adapter le système à toute courbe FRT ou VRT (Voltage Ride Through).
Exigences techniques
- Les courbes FRT définissent généralement des évaluations de défauts jusqu’à 60 secondes.
- L’enregistreur de défauts doit donc fournir des valeurs efficaces rms toutes les 10 ms, même lors de défauts multiples consécutifs, comme l’exigent explicitement la plupart des codes de réseau.
- Pour garantir la comparabilité et l’exactitude normative, les valeurs rms doivent être calculées conformément à la norme IEC 61000-4-30 – Classe A, Édition 3. Cela assure des évaluations cohérentes et conformes aux standards internationaux.
WebPQ®
La manière la plus simple d’analyser vos données de mesure de la qualité de l’énergie
Le nouveau WebPQ® est le logiciel central d’analyse pour les enregistreurs de perturbations fixes et les analyseurs de qualité d’énergie, garantissant une surveillance continue de la qualité de l’énergie ainsi que l’évaluation des analyseurs de qualité d’énergie mobiles* d’A. Eberle.
Dans le cadre des VDE-AR-N 4110 & 4120 – en particulier l’Annexe F – WebPQ® offre une solution complète pour l’analyse et la documentation conformes aux normes des données de mesure. Les exploitants et les organismes de certification bénéficient d’une évaluation efficace pour le suivi de conformité, des contrôles semestriels et un transfert de données sécurisé et ininterrompu.
Exemple d’application d’un ACA selon VDE-AR-N
L’organisme de certification impliqué dans ce projet s’appuie sur un transfert de données automatisé dans un format standard Comtrade pour l’évaluation automatisée des défauts. La figure 5 montre qu’en cas de défaillance du réseau, les données de l’enregistreur de défauts sont enregistrées dans l’appareil de mesure à l’aide du modèle VDE-AR-N 4110 approuvé par l’organisme de certification. Ensuite, les données sont générées automatiquement par le logiciel du système WebPQ® installé sur place (SSH) et envoyées directement au serveur de l’organisme de certification. En cas de défaillance, le serveur évalue directement les données et vérifie si la centrale électrique fonctionne de manière à desservir le réseau.
Le client a également la possibilité de visualiser et d’évaluer à tout moment les valeurs de qualité de l’énergie mesurées au moyen d’un rapport clair. En cas de difficultés de communication dues à un réseau sans tampon, le client a la possibilité de lire les données directement à partir de l’appareil de mesure via une carte SD et de fournir ces données. Parallèlement, les valeurs mesurées de haute précision U, I, P, Q ainsi que les statistiques quotidiennes des événements PQ sont transmises via un protocole standard – en l’occurrence IEC 61850 – à un système SCADA pour l’affichage sur site et l’émission d’alarmes.
Conclusion
Grâce à une procédure uniforme et coordonnée de toutes les personnes et entreprises impliquées, il est possible d’atteindre un haut degré d’économie et d’efficacité, tant pour le certificateur que pour l’exploitant de la centrale électrique.
Nous vous assistons volontiers dans ce processus avec nos appareils de mesure sûrs et certifiés de classe A (Ed. 3) PQI-DE et PQI-DA smart en combinaison avec le logiciel WebPQ® power quality system ainsi qu’avec notre expérience dans le domaine des prestations de service pour l’exploitation et l’installation d’appareils de mesure.
N’hésitez pas à nous contacter à temps avant de choisir les composants – nous nous ferons un plaisir de vous aider.
Auteur
Fabian Leppich, Product Manager Power Quality System
