Maintien en Condition Opérationnelle · PDF fileBALY Fabien MASTER STI EEAII Alternance 2008/2009 1 REMERCIEMENTS ... filiale à 100% d’EDF qui lui a transféré l’ensemble des

UFR des Sciences - Département EEA

Electronique, Electrotechnique & Automatique

33, rue Saint Leu – 80039 AMIENS Cedex 1

� 03 22 82 78 21 – � 03 22 82 78 22

Maintien en Condition Opérationnelle

Conception d’un testeur de cartes électroniques

10 rue Macquet Vion

80000 Amiens

Mission industrielle (Master EEAII)

Du 27/10/2008 au 21/08/2009

Présenté par :

BALY Fabien

Tuteur Entreprise : M. DOS SANTOS

Tuteur pédagogique : M. COLLET

SOMMAIRE

I. Présentation de l’entreprise page 2-5 a. Qui est ERDF ? page 2 b. ERDF au niveau national ? page 2-3 c. ERDF et GRDF ? page 3-4 d. ERDF en Picardie ? page 4 e. AMEPS ? page 4 f. Automate de téléconduite page 5

II. Contexte de la mission page 6

III. Cadre théorique et finalité du projet page 7-9

a. Objectif du projet page 7 b. Etude de la maquette préexistante page 8 c. Intérêt d’ERDF page 9 d. Consignes imposées page 9

IV. Etude et recherche de solutions page 9-14

a. Etude de l’interface de communication page 9-10 b. Configuration de l’automate de téléconduite page 10-11 c. Explication sur les cartes à tester page 11-13

1. Carte MSC page 11-12 2. Carte MES page 12 3. Carte TMA page 13

d. Etude de possibilité pour la carte TMA page 13-14 1. Achats de modules complémentaires page 13 2. Mise en série de deux télémesures page 14 3. Utilisation de 4 relais ICE AF440 48V page 14

V. Mise en place page 15-26

a. Dialogue PC-X25 & Automate de téléconduite page 15-16 1. Paramétrage de la carte page 15 2. Connexions des équipements page 15 3. Programme de connexion du SIMUSIT X25 page 16

b. Programmation du PC-X25 page 16-17 1. Algorithme MSC page 16 2. Algorithme MES page 17 3. Algorithme TMA page 17 4. Passage de l’algorithme à la programmation page 18-20

i. Envoi d’un ordre page 18-19 ii. Réception d’une information page 19-20

c. Programmation de l’API page 20-22 1. Routine MSC page 20-21 2. Routine MES page 22 3. Routine TMA page 22

d. Interface utilisateur page 23-26

1. Communication PC/API page 23-24 2. Exploitation page 24-26

i. Choix du test de la carte page 24 ii. Cartes coupleurs page 25-26

VI. Essais et étude des résultats page 26-27

VII. Conclusion page 28

VIII. Bilan personnel du stage page 29

IX. Summery in English page 30-31 Liste des abréviations page 32

BALY Fabien MASTER STI EEAII Alternance 2008/2009

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REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier l’ensemble des collaborateurs de ERDF qui m’ont permis de réaliser cette

année d’apprentissage dans les meilleures conditions.

Je remercie tout particulièrement

• M. Antonio DOS-SANTOS, Chef du GR AMEPS et tuteur entreprise

• M. Jean-Marie BAUDRY, Chef de base à Amiens AMEPS

• M. Arnaud COLSON, Responsable de la Maintenance AMEPS

• M. Eric HERNANDEZ, spécialiste téléconduite GTAR

Ainsi que les techniciens AMEPS qui m’ont formé aux différents éléments des postes de distribution

• M. Olivier GODEFROY

• M. Renaud LAURENT

• M. Alain TYTGAT

• M. Alain DEFEBVIN

• M. Patrick DECROIX

• M. Richard DASSONNEVILLE

• M. Didier ALLARD

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I. Présentation de l’entreprise

a. Qui est ERDF ?

ERDF, Electricité Réseau Distribution France a été crée le 1er Janvier 2008. C’est une société indépendante sur laquelle repose le bon fonctionnement du marché de l’électricité en France. Elle gère et exploite près de 95% des réseaux public en France, elle demeure la principale garante avec RTE (Réseau Transport Électricité), de la continuité du service public de la distribution de l’électricité.

ERDF a le statut d’une société anonyme, filiale à 100% d’EDF qui lui a transféré l’ensemble des biens, des droits, des obligations et contrats de concession1 relatifs à l’activité du gestionnaire de réseau. Cette restructuration s’est imposée suite à l’ouverture des marchés de l’énergie à la concurrence en 1999 pour les plus gros industriels et s’est achevée le 1er juillet 2007 date à laquelle tous les clients d’EDF et de GDF ont eu la possibilité de choisir le fournisseur de leur choix.

Elle dispose donc des actifs nécessaires à l’accomplissement de ses missions. (En annexe un organigramme de la situation de ERDF/EDF).

Figure : Illustration des activités en concurrence et en monopole dans la chaine de l’électricité

b. ERDF au niveau national ? (Voir organigramme ERDF en annexe)

ERDF gère et exploite 1 265 500 km de réseaux (dont 669 300 km BT < 1000 V et 596 200 km HTA<20kVA), avec un taux d’enfouissement du réseau existant de 37%.

Sur lequel sont raccordées 34 000 communes (soit 95% du réseau continental) avec chaque années 450 000 raccordements. 33 millions de clients sont alors desservis en BT, 100 000 Point De

�� 1 C’est une délégation de service public. Le concédant confit à un concessionnaire public ou privé la responsabilité de gérer un service public sur son territoire (sous forme de contrat).

Fournisseur (BT) Producteur (HTB) Distributeur (HTA) Transport (HTB)

RTE ERDF Bleu ciel EDF, POWEO, direct énergie… EDF, POWEO…


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Livraison (PDL) desservis en HTA, 322 000 PDL supérieur à 36kVA et 32 612 200 PDL inférieur à 36 KVA.

Au niveau des postes de distribution ERDF dispose de 732 000 postes HTA/BT et de 2203 postes-sources (HTB/HTA).

A l’heure actuelle une activité est en pleine essor, celle des énergies renouvelables, 6290 installations de production sont raccordées au réseau de distribution (341 éoliennes, 1668 hydrauliques, 3401 photovoltaïque, …).

c. ERDF et GRDF ?

Des services sont communs entre ERDF et GRDF (Gaz Réseau Distribution France). C’est la direction « Opérations et territoires » qui assure le pilotage des 8 régions du service commun avec GRDF.

Figure : Organisation avec GRDF

Chaque région est animée par un directeur des opérations qui porte les deux énergies (électricité pour ERDF et gaz pour GRDF) et a sous son management des directeurs responsables d’activités pour l’ensemble des régions, des directeurs d’unités métiers et des directeurs territoriaux.

Chacune est constituée de plusieurs unités : Unité réseau électricité, Unité client et fournisseur, Unité services et logistiques et enfin l’Unité réseau gaz.

Au total sur le territoire Français il y a :

• 23 Unités réseau électricité • 24 Unités clients et fournisseurs • 8 Unités services et logistiques

• 18 Unités réseau gaz

Voici quelques chiffres pour la région Manche Mer du Nord celle où ce situe la Picardie :

• Chiffre d’affaire : 1 520 M€ • Superficie (en km²) : 53641 • Nombre de communes desservies : 6507 • Population alimentée (en millions) : 8,8 • Nombre de clients (en millions) : 4,5

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EDF GDF Suez

Niveau national Niveau national

Service commun composé de 8 directions des opérations en région

ERDF GRDF


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• Km de réseau HTA + BT : 164682 • Energie acheminée par ERDF (en TWh, en milliard de KWh) : 48,7

d. ERDF en Picardie ?

Notre unité est fondée sur 2 principales activités, portées par des unités métiers centrées sur le réseau d’électricité d’une part, et sur les interventions techniques demandées par les fournisseurs chez leurs clients, d’autre part (Organisation de l’entreprise en Picardie en Annexe).

Ces différentes activités sont implantées dans toute la Picardie de manière à intervenir efficacement en tout point du réseau. Seul l’activité « Comptage et mesure » fait exception à cette organisation puisqu’elle s’étend à l’ensemble du groupement Manche Mer du Nord.

e. AMEPS (Agence de Maintenance et d’Exploitation des Postes Sources)

Le service de l’AMEPS est le service dans lequel se déroule mon alternance. Ce service est chargé d’assurer la maintenance et l’exploitation des ouvrages Sources. Il garantit la livraison de l’énergie électrique demandée par les réseaux HTA et fournit par les réseaux HTB dans les meilleures conditions de sécurité, de coût, de sûreté et de qualité.

L’activité au sein de ce service est très diversifiée voici les principaux métiers présent dans les postes sources :

• Ingénierie et contrôle des travaux neufs • Entretien préventif et curatif sur les ouvrages en service • Mise en œuvre et le suivi des politiques • La téléconduite

• L’exploitation des postes sources

De plus il existe des métiers auxiliaires :

• La recherche de défaut de câbles (principalement sur les câbles enfouis) • L’activité OMT (Organe Manœuvrable Télécommandable) • La téléphonie d’exploitation

• Gestion transformateur HTA/BT

En annexe vous trouverez l’organisation du service AMEPS PICARDIE.

Le service de l’AMEPS travail en collaboration avec l’ACR (Agence de Conduite Régional) située à Nogent sur Oise. Cette agence permet le pilotage en temps réel et 24h/24 de l’ensemble du réseau moyenne tension de Picardie. Son objectif est de permettre l’accès des exploitants au réseau et de réduire les temps de coupures consécutifs aux incidents.

L’ACR peut donc commander à distance les organes des postes sources (disjoncteurs, sectionneurs,…). Elle dispose de toutes les informations nécessaires (position des organes, présence d’une personne dans un poste,…) pour en cas de défaut, permettre la réalimentation des clients par un autre chemin.

Pour permettre ces manœuvres il existe dans les postes sources des automates de téléconduite. C’est cet automate qui va faire l’objet d’une étude durant mon année au sein du service de l’AMEPS. Voici une explication sur le matériel qui le compose.


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f. Automate de téléconduite

L’automate de téléconduite TLC11MS a été développé par JEUMONT-SCHNEIDER suite à une demande d’ERDF. Il se caractérise par :

• Une modularité poussée • Des interconnexions normalisées, en particulier au niveau des modems. • L’emploi de procédures de transmission normalisées. • Une configuration logicielle. • Des dispositifs d’autocontrôle et de maintenance très poussés permettant de respecter des

critères sévères de sécurité et de fiabilité et permettant un diagnostic rapide. • La gestion de certains automatismes (Délestage/Relestage, Recherche de terre résistante…).

On notera dans ces conditions le TLC11MS devient un vrai « calculateur de poste » qui peut prendre des initiatives par le biais d’émission de commande de l’agent de conduite.

Cartes d’alimentation : • DAL01A = Alimentation 48V • BAT01A = secours 48V • Alimentation 12V • Alimentation 5V

Cartes MSC : Sorties commandes

Cartes MES : Entrées signalisations

Cartes TMA Télémesures analogiques

MUCX25 = Carte de communication X25

Cartes Système : MUC30A = Unité centrale MTV01A = Affiche l’état du système MMV03A = Mémoire vive MFM01A = Carte de surveillance fréquence/tension MUE01A = Gestion des périphériques MMT02A = Mémoire « Morte »


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II. Contexte de la mission

Dans la mesure où le fournisseur de carte électronique JEUMONT-SCHNEIDER arrête la production et la maintenance de son matériel pour les automates de téléconduite dans les postes sources. Le besoin de maintenir un certain niveau de cartes en condition opérationnelle pour se constituer des lots de pièce de rechange est devenu une nécessité.

Un programme est en ce moment en cours pour passer tous les postes sources en numérique, la

politique et le financement permettrait actuellement de changer 50 postes par an. Sachant que 2203 postes sont à changer en France, on se rend compte assez simplement de la portée du projet.

Lors du changement, les anciennes installations ne peuvent pas être récupérées pour les nouveaux systèmes. Pourtant tout ou partie de ces équipements peuvent encore fonctionner. Ces pièces seront utilisées pour constituer des stocks.

L’objectif est donc de s’assurer de la capacité du matériel à être récupéré. Pour se faire il faut reconstituer un environnement de poste source sur le Site d’Amiens qui va permettre d’effectuer divers tests et essais. La finalité est de pouvoir affirmer si « oui ou non » le matériel sera réutilisable.

L’AMEPS d’Amiens est une AMEPS pilote pour ce projet donc des résultats sont attendus pour la fin 2009, date à laquelle le matériel deviendra obsolète.


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III. Cadre théorique et finalité du projet.

a. Objectif du projet

Le but du projet est de concevoir un système permettant le test des cartes électroniques des automates de téléconduite (PA TLC11MS). Ces automates permettent le contrôle à distance et en temps réel, par l’Agence de Conduite Régionale (ACR), des organes des postes de distribution HTB/HTA (disjoncteur, sectionneur…).

La maquette de simulation sera utilisée pour tester la fonctionnalité de chacune des cartes dans un environnement réel.

Cette simulation est réalisée à l'aide d'un Automate Programmable Industriel (API), Allen Bradley, qui est programmé de telle sorte à répondre à toutes sollicitations de l’automate de téléconduite.

La liaison entre les deux automates est réalisée par l’intermédiaire de répartiteur pour faire dialoguer le PA et l’API.

L'exploitation de la maquette est effectuée grâce à une interface graphique RSVIEW32 qui permet d'observer et de lancer les procédures de tests.

Une interface de communication doit être mise en place pour envoyer des ordres à l’automate de téléconduite afin simuler l’agent de conduite.

Figure : synoptique du testeur de carte

Passons maintenant à l’étude de la maquette existante sur le site d’Amiens


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b. Etude de la maquette préexistante

Une maquette simulant l’ensemble des capacités d’un poste source « Simulateur de Poste Source » existait déjà à mon arrivée. Le rôle de cette maquette étant de pouvoir former l’ensemble du personnel du service aux différentes situations qu’ils pourront rencontrer dans les postes sources (défauts, réglages des protections…).

Cette maquette est composée :

• D’un automate de téléconduite TLC11MS (PA)

• D’un API Allen Bradley

Pour simuler l'environnement du poste source, les cartes coupleurs du PA (cartes E/S) sont toutes branchées sur des modules d'entrées/sorties d’un API. L'API a donc la charge d'interpréter les signaux de commandes émises par le PA et de lui fournir en retour des signalisations cohérentes.

Voici un bilan des différents modules disponibles sur l’Automate Allen Bradley FlexLogix :

• 5 modules entrées TOR (48V) • 14 modules sorties TOR (48V) • 2 modules analogiques (0-20 mA)

Les modules choisis fonctionnent en 48V car l’automate de téléconduite fonctionne en 48V, au niveau de ces cartes entrées/sorties. (Voir Annexe Schéma de connexion PA/API) Soit au total : 80 entrées TOR 224 sorties TOR 8 sorties analogiques

Cette maquette ne fonctionnait plus, on m’a donc donné comme première objectif de remettre en

état ce simulateur. Cela m’a permis de prendre en main les outils Allen Bradley. Voici un résumé des principales fonctions des logiciels Allen Bradley :

• RSLOGIX 5000 : Logiciel de programmation de l’API par l’intermédiaire d’une liaison série.

• RSLINX : Paramétrage des communications, ici API/PC. Pour ensuite manipuler les données de l’API dans le PC.

• RSVIEW32 : Manipulation graphique des données provenant de l’API

La maquette actuelle n’étant pas reliée à un poste de commande à distance. Il m’a donc fallu rechercher un moyen de connecter un système de communication sur la carte MUCX25 de l’automate de téléconduite, pour que l’environnement réel soit complet. Cette étude sera abordée dans la suite du rapport.

Maintenant voici les principaux intérêts d’ERDF à travers ce projet.


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c. Intérêt d’ERDF

A l’heure actuelle les cartes défectueuses sont envoyées en réparation chez un sous traitant sans diagnostics préalables. Comme les cartes sont d’une technologie pratiquement obsolète les coûts sont trop excessifs pour un simple changement de composant.

En moyenne 800€ sont dépensés par carte. De plus dans certains cas, la carte revient « HS »

car la panne n’a pas été trouvée mais l’intervention est tout de même facturée. En mettant en place en interne un tel système ERDF souhaite réaliser une étape de diagnostic,

et dans le cas où l’intervention est suffisamment simple, procéder au changement du ou des composants défectueux. Pour réaliser le projet certaines consignes sont imposées par le responsable du projet.

d. Consignes imposées

Le matériel existant doit être réutilisé notamment l’ensemble des modules Allen Bradley,

aucun investissement ne sera réalisé au niveau de l’automate. En revanche au niveau de la mise en place de l’interface de communication des fonds sont disponibles.

Le « Simulateur de poste source » doit être réutilisable avec le système « Testeur de carte ». Au moins une carte de chaque type doit pouvoir être testées l’une à la suite de l’autre.

Ensuite intéressons nous à la recherche d’un moyen de communication pour envoyer des

ordres à l’automate de téléconduite.

IV. Etude et recherche de solution.

a. Etude de l’interface de communication

Les agents de conduite et les automates de téléconduite entrent en communication par l’intermédiaire d’un réseau privé de France Télécom TRANSPAC et des modems. Le protocole de communication utilisé est le X25. C’est un protocole de communication par paquet en mode connecté, c'est-à-dire que le dialogue entre deux équipements sera instauré seulement s’ils sont tous deux connectés aux réseaux X25.

Pour le projet, le principe est différent car l’envoi d’ordres à l’automate de téléconduite ne passe pas par un réseau téléphonique ni par des modems. L’objectif est de se brancher directement sur l’automate de téléconduite (cf. synoptique du testeur de carte page 6). D’une part car tous les équipements sont dans la même pièce et d’autre part pour réduire les coûts en terme de matériel (aucuns modems).

Des démarches auprès de JEUMONT-SCHNEIDER et du GTAR (Groupe Téléconduite et Automatisation des Réseaux) service qui tests les équipements chez ERDF avant de les mettre en exploitation, m’ont permis de trouver une solution pour communiquer avec le système de téléconduite.


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Les deux interlocuteurs m’ont parlé d’une carte et d’un logiciel qu’ils utilisent pour dialoguer avec l’automate de téléconduite en passant par des modems. Voici un synoptique de l’utilisation de la carte :

Figure : Dialogue PC-X25 / PA TLC11MS avec MODEM

Une rencontre avec une personne du GTAR à Paris, m’a permis de comprendre le

fonctionnement de la carte ainsi que du logiciel qui lui est associé. Une étude des documentations a montré que des modifications au niveau de la carte sont à

apporter pour que le fonctionnement réponde à la problématique du « testeur de carte ».

D’autres pistes ont été abordées, notamment celle de programmer en langage assembleur la carte système de l’automate de téléconduite. Cette solution n’a pas été approfondie car le matériel est obsolète et aucun outil de programmation ne pouvait être rapidement disponible.

En effet ce n’est qu’en septembre 2009 que JEUMONT-SCHNEIDER va répartir le matériel

qu’ils utilisaient pour effectuer des tests en interne. En disposant de ce matériel on pourra alors créer des programmes pour la MUC30A (unité centrale) de l’automate de téléconduite et ainsi tester les cartes systèmes de celui-ci. Cette étude fera l’objet d’un sujet l’année prochaine.

L’étude de cette année va permettre de tester trois types de carte, les cartes d’entrées, les cartes

de sorties et enfin les cartes de mesures analogiques.

Un autre problème c’est posé durant l’étude du projet celui de la configuration logicielle de l’automate de téléconduite.

b. Configuration de l’automate de téléconduite

La configuration logicielle est crée par l’ACR, avec un système spécifique à ERDF. Elle

contient toutes les fonctionnalités et paramètres du TLC11MS. Il n’y a que l’ACR qui peut créer ou modifier cette configuration.

L’automate de téléconduite est configuré d’une manière différente dans chaque poste de

distribution HTB/HTA. Dans cette configuration on retrouve des parties identiques notamment au niveau des

protections. La différence principale des automates de téléconduite, est le nombre de cartes entrées/sorties, suivant l’importance du poste. C'est-à-dire plus il y a de départ HTA, plus il y a d’entrées/sorties.


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Il existe trois types de carte entrées/sorties :

• La carte MSC : Cette carte permet l’envoi d’ordre aux organes des postes HTB/HTA. Avec en retour une signalisation cohérente, si celle- ci est paramétrée.

Ce type de matériel peut gérer 16 Télécommandes (sorties) différentes avec 16 signalisations (entrées) associées.

• La carte MES : Cette carte permet de donnée l’état du poste HTB/HTA. Elle

signale toutes les informations utiles permettant d’assurer la sécurité du poste et des agents qui y travail.

Ce type de matériel peut signaler 32 informations (entrées) différentes.

• La carte TMA : Cette carte est un convertisseur analogique/numérique qui

permet de retranscrire la valeur de l’intensité dans chaque départ et chaque transformateur. Grâce à ces informations on peut voir en temps réel l’évolution de la charge permettant de réagir en cas de surcharge.

Ce type de matériel permet de convertir 16 informations (entrées analogiques) différentes.

L’objectif étant de tester au moins une carte de chaque type. Une configuration spéciale est

réalisée au niveau de la maquette. Elle permet d’utiliser toutes les informations d’une carte MSC, MES et TMA ce qui n’est pas

le cas dans tous les postes HTB/HTA.

Voici maintenant une explication sur la circulation de l’information dans chacune des cartes.

c. Explication sur les cartes à tester

Après avoir étudié le moyen d’émettre des informations, voyons comment va circuler

l’information dans chacune des cartes.

1. Carte MSC Schéma de la circulation de l’information dans ce type de carte :

BALY Fabien MASTER STI EEA

�

�

Dans cette exemple, on c

demander la fermeture (TC n°0) demande la signalisation « ouvertPour tester entièrement la carte M

� Recréer l� D’émettr� Interpréte

avec l’or D’un point de vue matéri

La configuration matérielle de l’APassons à la carte de signalisation

2

Voici un schéma de la boucle de l

Dans cette exemple on pePour tester entièrement c

� Reprodui� Interpréte

X25) D’un point de vue matérie

matérielle de l’API Allen Bradley Pour finir voici la dernièr

EAII Alternance

n comprend l’intérêt d’une carte MSC, ici dans un 0) du disjoncteur HTA et ensuite son ouverture (TCert (TS n°0) ou fermé (TS n°1) » sera émise suivant MSC il faut être capable de :

er le comportement d’un disjoncteur (API) ettre des séries d’ordres (PC-X25) réter les signalisations reçues pour s’assurer qu’elles’ordre émis. (PC-X25)

ériel pour tester une carte MSC il faut 16 entrées A l’API Allen Bradley suffit pour ce type de carte. ion MES.

2. Carte MES

e l’information dans ce type de carte

peut s’apercevoir des informations véhiculées par ut cette carte il faut être capable de : duire la réaction de 32 informations (API) réter les informations reçues pour s’assurer de leurs

ériel pour tester une carte MES il faut 32 sorties APley suffit pour ce type de carte.

ière carte que l’on pourra tester avec le système.

2008/2009

12�

n premier temps on va TC n°1). Après chaque ant l’action effectuée.

lles soient cohérentes

s API et 16 sorties API.

r une carte MES.

rs cohérences. (PC-

API. La configuration


�

�

3 Voici un schéma de la boucle de l

Cet exemple illustre l’uti

la valeur max du courant est de 4que le convertisseur d’intensité pu

Pour tester entièrement la

� Reprodui(TM n°0

� Interprétevalider c

D’un point de vue matérie

configuration matérielle de l’APIanalogiques sont disponibles.

d. Etud

1

La 1ère solution émise qul’automate. Après avoir effectué pour ces deux modules s’élevé à pas à l’achat de matériel supplém

EAII Alternance

3. Carte TMA

e l’information dans ce type de carte

utilisation de la carte TMA dans un poste source. De 400A, la valeur du courant est étalonnée entre 0 e puisse fournir une valeur acceptable à la carte TMA

t la carte TMA il faut : duire une série de valeurs comprises entres 0 et 10 m°0 à TM n°15) de la carte TMA (API) réter les résultats de la conversions analogiques/numr chacune des Télémesures TM. (PC-X25)

ériel pour tester une carte TMA il faut 16 sorties anaPI n’est pas suffisante ici pour ce type de carte, seu

ude de possibilité pour la carte TMA

1. Achats de modules complémentaires

qui parait être la plus simple et l’ajout de deux moué un devis auprès de Rockwell Automation il s’e à 1130€. De plus la consigne de départ pour le proémentaire pour l’automate.

2008/2009

13�

e. Dans un départ HTA 0 et 5A de manière à ce MA (0-10 mA).

0 mA sur chaque TM

umériques pour

analogiques API. La eulement 8 sorties

modules analogiques à s’est avéré que le coût rojet ne nous autorisait


�

�

Passons à la deuxième so

2

L’avantage est qu’il n’y a

solution est que l’on ne peut pas s

Passons maintenant à la s

3

Le principe de fonctionne

premières télémesures sont testéedernières télémesures sont testéesdisponibles en stock. Un inconvénplus long.

Ci-dessous voici une illules TM qui sont testées sans alimeles TM testées avec la bobine alim

��

EAII Alternance

solution.

2. Mise en série de deux télémesures

y a pas besoin d’acheter du matériel. L’inconvéniens savoir laquelle de la TM1 ou de la TM2 en série e

a solution la plus judicieuse.

3. Utilisation de 4 relais ICE AF440 48V

nnement est très simple, à l’état repos de chacun destées. Ensuite en alimentant la bobine de chacun des ées. L’avantage de cette méthode est que les relais Avénient apparait toutefois au niveau du temps de tes

llustration qui explique le fonctionnement des relaimenter la bobine entre les bornes « 1 et 2 », en revalimentée. La bobine est commandée par une sortie d

Figure : Brochage du relais AF440

2008/2009

14�

ient principal de cette ie est « HS ».

des relais, les 8 es relais, les 8 is AF440 sont test qui est deux fois

elais AF440. En rouge evanche en vert ce sont ie de l’API.


15��

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Passons maintenant à la mise en place du projet et à la réalisation des différents essais.

V. Mise en place

D’abord commençons par la mise en communication du PC-X25 et l’automate de

téléconduite.

a. Dialogue PC-X25 & Automate de téléconduite

Pour commencer le PC-X25 est composé d’un ordinateur qui prend en charge le protocole

X25, par l’intermédiaire d’une carte ARNX25 et d’un logiciel SIMUSITX25.

Plusieurs problèmes on été rencontré suite à la mise en place de la carte dans le PC-X25. Le

premier problème étant de paramétrer correctement la carte. Ensuite un second problème s’est posé, celui de la réalisation du câble pour relier le PC et l’automate.

1. Paramétrage de la carte

Un ordinateur est un équipement considéré comme DTE (équipement de traitement de

données) et l’automate de téléconduite est aussi un équipement DTE. Ces deux équipements sont susceptibles de fournir une horloge de transmission ce qui n’est pas techniquement possibles : même réglées sur des valeurs identiques, des horloges indépendantes ne sont jamais rigoureusement identiques d’où risque d’erreur. La solution est d’imposer une horloge « maître », ici, c’est la carte ARNX25 qui va fournir ce signal.

Elle fournit une horloge de référence (de synchronisation), En annexe se trouve la fiche

technique du composant qui réalise ce signal «Documentation ZILOG », pour que la vitesse soit la même durant les échanges. Pour fournir ce signal, un cavalier à été placé pour considéré la carte ARN comme un équipement DCE (équipement de contrôle des données). Normalement ce signal d’horloge est produit par le modem.

Le paramétrage de la carte étant fait, un problème est apparu au niveau du câble de connexion.

2. Connexion des équipements

Dans cette partie la principale difficulté rencontrée à été de trouver de la documentation de la

part du fournisseur de la carte. Une fois tous les éléments regroupés le câble a pu être réalisé. En annexe se trouve le brochage du câble de connexion.

Tous les éléments matériels en place, voici maintenant le programme de connexion entre le

PC-X25 et l’automate de téléconduite.

3. Programme de connexion du SIMUSIT X25


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Le logiciel SIMUSIT X25 s’exécute sous MS-DOS 6.22, un système d’exploitation pratiquement plus utilisé (aujourd’hui des systèmes plus conviviaux sont utilisés par exemple Windows pour Microsoft...).

Avant de commencer la programmation deux fichiers doivent être définis, le fichier d’initialisation et le fichier annuaire.

Le fichier d’initialisation permet de faire appel au fichier annuaire pour initialiser chaque correspondant et de déclarer un fichier texte pour sauvegarder tous les échanges PA/API. Le fichier annuaire sert lui à définir tous les correspondants pouvant être commandés par le PC-X25. (En annexe voir un exemple de fichier initialisation, fichier annuaire)

Voici l’algorithme de connexion :

-Demande de connexion -Attente de la réponse -Si OK alors connecté -Sinon on réessaye 10 fois

En annexe, voir le programme de connexion

Le PC-X25 connecté à l’automate de téléconduite, la programmation pour le test des cartes peut désormais commencer.

b. Programme du PC-X25

Dans cette partie sont étudiés les algorithmes des programmes pour le test de chacune des cartes. (En annexe voir « PROGRAMMES_PCX25_CARTE »)

1. Algorithme carte MSC

Comme on a pu le voir précédemment la carte MSC permet d’envoyer des ordres et de recevoir des informations. Sur ce principe l’algorithme suivant a été écrit :

Envoi de la commande n°0 (ouverture départ n°0) Attente retour cohérent de la commande 0 Afficher commande n°0 OK Envoi de la commande n°1 (ouverture départ n°1) Attente retour cohérent de la commande 1 Afficher commande n°1 OK … Envoi de la commande n°8 (fermeture départ n°0) Attente retour cohérent de la commande 8 Afficher commande n°8 OK Envoi de la commande n°9 (fermeture départ n°1) Attente retour cohérent de la commande 1 Afficher commande n°1 OK … Afficher « FIN DU TEST » Afficher « CARTE OK »

Fin du programme


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Tous les échanges sont sauvegardés dans un fichier texte, permettant une analyse par la suite, en cas de dysfonctionnement de la carte. La partie défaillante de la carte pourra alors être identifiée.

2. Algorithme carte MES

Le programme ici va être en attente d’information en provenance de l’automate de

téléconduite. Sur ce principe l’algorithme suivant à été écrit :

Attente apparition de la signalisation TS n°0 Afficher TS n°0 apparition bien reçue … Attente apparition de la signalisation TS n°31

Afficher TS n°31 apparition bien reçue Attente disparition de la signalisation TS n°0 Afficher TS n°0 disparition bien reçue … Attente disparition de la signalisation TS n°31 Afficher TS n°31 disparition bien reçue Afficher « FIN DU TEST » Afficher « CARTE OK »

Fin du programme

Les échanges sont également sauvegardés dans un fichier texte.

3. Algorithme carte TMA

Le programme ici va être en attente d’information en provenance de l’automate de téléconduite. Les différentes valeurs reçues sont le résultat de conversions analogique/numérique. Sur ce principe l’algorithme suivant à été écrit :

Attente de la valeur 2 mA sur les 8 premières Télémesures Affiche Valeur 2 mA OK sur les 8 premières TM Attente de la valeur 4 mA sur les 8 premières Télémesures Affiche Valeur 4 mA OK sur les 8 premières TM … Attente de la valeur 10 mA sur les 8 premières Télémesures Affiche Valeur 10 mA OK sur les 8 premières TM … Temporisation « Attente de l’alimentation des relais AFF440 » Attente de la valeur 0 mA sur les 8 dernières Télémesures Affiche Valeur 0mA OK sur les 8 dernières TM …

Attente de la valeur 10 mA sur les 8 dernières Télémesures Affiche Valeur 10mA OK sur les 8 dernières TM

Affiche « FIN DU TEST » Affiche « CARTE OK »

Fin du programme


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Les échanges sont également sauvegardés dans un fichier texte.

Les algorithmes clairement définis, voici maintenant une explication sur le passage en code compréhensible par le SIMUSIT X25.

4. Explication du passage de l’algorithme à la programmation

Les deux principales explications se portent sur la mise en forme des messages envoyés et de

ceux reçus par le PC-X25, voici un exemple illustrant le passage de la théorie à la pratique.

i. Envoi d’un ordre

Le travail de mise en forme de l’information se déroule sur l’adresse physique ADTRANS de l’élément que l’on veut manipuler (ex : Télécommande n°0 carte 8). L’ADTRANS est déterminé lors de la configuration logicielle de l’automate de téléconduite, c’est une adresse hexadécimale (ex : 0x041).

TC n°0 TC n°1

Figure : Principe de fonctionnement

Deux méthodes sont utilisées, voici un exemple pour chacune d’elles.

Méthode n°1 : C’est la méthode la plus simple, en effet la commande « SEND TC ADTRANS OUV ou FER» du SIMUSITX25 permet de mettre en forme rapidement l’ordre à envoyer. Prenons le cas où l’ADTRANS est de 0x041 et que l’objectif est d’ouvrir un organe :

SEND TC 0X041 OUV

L’élément concerné à l’ADTRANS s’ouvre et un acquittement est émis.

Méthode n°2 :

Cette méthode est intéressante car elle permet de comprendre concrètement le fonctionnement du SIMUSITX25. D’après la documentation constructeur voici comment est définit une Télécommande TC :

ADTRANS = 0X041

Soit pour chaque TC


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Figure : Définition d’une Télécommande Il faut alors rechercher les différentes informations :

• Nature = 19 en hexa = 25 en décimal • Ordre = 10000

En ce qui concerne ADMOT et RGTS, ces paramètres sont déduits de l’ADTRANS ici 0x041:

Valeur hexa Valeur binaire

ADTRANS 0X041 0 1 0 0 0 0 0 1

Valeur décimale

8 4 2 1 8 4 2 1

Exposant 23 22 21 20 23 22 21 20

On peut alors en déduire ADMOT et RGTS.

• ADMOT = 01000 précédé de 000 d’où ADMOT = 00001000 soit 08 en hexa Remarque : Ici le 000 vient du fait que l’ADTRANS est 0x041, si par exemple l’ADTRANS est 0X013D, la valeur sera de 001. Et enfin le dernier paramètre RGTS suivi de l’ordre ici d’ouverture 10000.

• RGTS + ordre : 001 10000 soit 30 en hexa. Le message envoyé est alors SEND 19 08 30. Passons maintenant à l’étude de l’information reçue par le PC-X25

ii. Réception d’une information

Pour expliquer les informations reçues, continuons l’exemple de la réception de données suite

à l’envoi d’un Télécommande. Dans la documentation technique voici la définition de l’acquittement d’une TC.

ADMOT � RGTS�


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Figure : Définition d’un Acquit de TC

La nature du message est 09, le paramètre ADMOT est 08 et RGTS de 001 cela ne change pas. En revanche le paramètre 3 change. C’est ici que l’on en déduit si l’acquittement est positif ou

négatif. Si l’acquittement est positif CR = 001. Le message reçu sera 19 08 21 :

• Nature = 19 • ADMOT= 08

• RGTS 00 CR = 001 00 001 = 21 en hexa

Lorsque l’acquittement n’est pas positif, l’utilisateur en déduit qu’il y a un problème au niveau de la carte. Il peut situer l’endroit où celui-ci est apparu, pour cela il utilise le fichier texte.

Le principe de mise en forme est le même pour la réception d’une télésignalisation, ou d’une

télémesure. Pour voir le détail de chacune des informations ce référé à l’Annexe, « messagerie SIMUSIT ».

La programmation du SIMUSIT terminée, voici maintenant l’étude de l’API Allen Bradley

chargé de : • Simuler la réaction d’organes de poste source (ici un disjoncteur). • Envoyer des séries de signalisations • Générer par échelon différents courants en mA.

c. Programmation de l’API

En annexe, voir les différents programmes de l’API

Pour le projet la programmation est faite en langage à contact. La première étape est d’écrire le grafcet principal de fonctionnement. En voici une version simplifiée :


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Ce grafcet ne fait pas apparaitre les sécurités de fonctionnement qui ont pour but de ne pas

démarrer un second test en cours d’exécution d’un autre. Différents modes ont été créé pour permettre le test d’une carte MSC et d’une carte MES à la suite, ou d’ une carte MSC et d’une carte TMA, ou d’une carte MES et d’une carte TMA et enfin la dernière possibilité les trois cartes à la suite.

Le travail à réaliser à présent est d’écrire chacune des routines du programme.

1. Routine MSC

L’objectif de cette partie est de comprendre comment va être créé le disjoncteur avec le langage de l’API. Voici l’exemple étudié :

Figure : Programme disjoncteur

Dans l’exemple le disjoncteur est ouvert suite à l’envoi de la « TC d’ouverture » par le PC-

X25, la « TS Ouvert » est alors retournée au PC-X25. Le disjoncteur reste dans cette position tant que l’ordre de fermeture n’est pas envoyé.

Entrée API, l’information est en provenance du PC-X25 par l’intermédiaire d’une carte MSC

Sortie API, l’information est envoyée vers le PC-X25


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La variable temporaire « fabien » permet de mémoriser l’impulsion du front descendant de la télécommande. En effet à l’état repos la carte fournie du 48 V, à l’instant de l’envoi d’une Télécommande la carte fournie une impulsion en -48V, c’est cette impulsion que l’on mémorise.

Lors de l’envoi de la « TC de fermeture », l’apparition « TS Fermer » est retournée au PC-X25 ainsi que la disparition de la « TS Ouvert ».

Voici maintenant le principe de fonctionnement de la routine MES.

2. Routine MES

Le principe de base étant très simple pour ce programme, c’est une succession de passage à 0 et à 1 de sortie de l’API pour 32 TS soit 64 passages. Le travail réalisé a surtout été l’optimisation des ressources de l’API. Voici les grandes étapes de la conception du programme :

• Mise à 1 de toutes les TS • Mise à 0 de toutes les TS • Ainsi de suite en fonction du nombre de boucles souhaitées

Pour finir voici la routine TMA

3. Routine TMA

Le programme ici va faire intervenir les modules analogiques de l’API Allen Bradley. Ces modules permettent de générer du courant jusqu’à 20 mA codées sur 14 bits, soit 2^14 valeurs possibles. Le problème rencontré au cours de l’étude de ce programme a été d’obtenir les valeurs exactes 2, 4, 6, 8 et 10 mA pour les envoyer aux Télémesures. (En annexe tableau des valeurs théorique de l’automate).

Des mesures réalisées à l’aide d’un ampèremètre ont permis d’ajuster chaque valeurs afin d’être le plus précis possible. Les valeurs définitives sont :

Valeurs sur API Allen Bradley Valeurs en mA 3150 2 6300 4 9325 6 12500 8 15600 10 Ces valeurs sont envoyées à la carte TMA à intervalle régulier définit dans le programme.

La carte TMA convertit la valeur en milliampère sur 8 bits, on en déduit alors les valeurs que le PC-X25 doit interpréter :

Valeurs en mA Valeur en hexa (PC-X25) Valeur en décimale (PC-X25)

2 99 153 4 B3 179 6 CC 204 8 E6 230 10 FE 254


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Voici maintenant l’interface graphique permettant d’exploiter le testeur de carte.

d. Interface utilisateur

L’Interface Homme-Machine (IHM) a été développé sous RSVIEW32, afin de rendre le

« testeur de carte » le plus simple et convivial possible.

Le premier objectif de la conception de l’interface est de récupérer les données utiles dans l’API. Pour cela il faut créer une base de données sous RSVIEW32. Cette base de données va permettre d’avoir l’image des variables de l’API sur un PC pour ensuite les manipuler graphiquement.

Voici le principe de fonctionnement du dialogue entre le PC et l’API

1. Communication PC/API

Elle nécessite la mise en place d’un système de client-serveur entre le PC (client) et l’API (serveur).

Il faut pour commencer configurer l’API de manière à ce que l’on puisse consulter ces données internes. RSLINX permet de réaliser cette fonction, l’API est alors un « OPC Server ». Remarque : OPC, standard d’interface ouvert, permet des connexions de type « Plug and Play 2 » entre les différents composants d’un système automatisé. Un sujet OPC sous RSLINX est défini par : Source de donnée FLEXLOGIX L34 PROCESSOR PA Maquette Type de processeur RSLogix5000 Communication Série

Ces paramètres sont les principaux à définir. La configuration faite, un sujet est alors disponible sur la liaison série. Voir Annexe : Procédure de création d’un serveur OPC sous RSLINX.

�� 2 C’est une procédure permettant aux périphériques récents d’être reconnu rapidement et automatiquement par le système d’exploitation (ex : Clé USB…)


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Il reste alors à paramétrer le logiciel RSView32 pour qu’il aille chercher les informations utiles à l’intérieur de ce sujet.

Dans RSVIEW32 cette opération consiste à créer un « nœud » pour chaque sujet avec lequel

on veut communiquer, ici un seul sujet est disponible. Les principales informations à configurer sont :

Source de données Serveur OPC Nom Nom du nœud Nom RSLINX OPC Server Chemin d’accès Nom du sujet

Une fois la liaison établit entre le client et le serveur OPC, une base de données a été crée avec

toutes les variables nécessaires pour l’organisation de l’interface utilisateur.

Un synoptique de chaque carte a été crée de manière graphique pour retranscrire l’état du programme API à l’utilisateur.

2. Exploitation

i. Choix du test de la carte

Après avoir démarré le logiciel RSVIEW32, l’utilisateur se trouve face au menu suivant lui permettant de sélectionner le test à exécuter :

Les différents choix sont des boutons, qui lorsqu’ils sont activés ouvrent les synoptiques des cartes correspondantes.


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Les synoptiques existants sont les suivant :

ii. Cartes coupleurs

• Carte MSC

Synoptique Initial Synoptique avec l’API en fonctionnement

Chaque rectangle vert indique la position actuelle de l’organe (OUV ou FER) suivant les ordres

émis. L’utilisateur visualise en temps réel les mouvements de l’organe, en cas de problème il peut facilement le situer car les numéros de TC sont indiqués.

Dans le cas où l’utilisateur n’est pas devant l’écran durant tout le test, une analyse du fichier

d’échange sera nécessaire. (Voir un exemple de fichier d’échange en Annexe)

Un voyant indique la fin du test à l’opérateur, celui-ci peut alors initialiser et retourner au menu principal.

• Carte MES

Synoptique Initial Synoptique avec l’API en fonctionnement


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Chaque cercle rouge indique que la TS est à 0 et celui en vert indique que la TS est à 1. L’utilisateur peut observer la réaction de chacune des TS.

• Carte TMA

Figure : Synoptique Initial

Synoptique avec l’API en fonctionnement

L’utilisateur peut observer les courants tester dans les TM n°0 et TM n°7 puis ensuite dans les

TM n°8 à TM n°15. Pour lancer un test l’utilisateur doit suivre une démarche logique :

1. Mettre la carte à tester dans l’automate de téléconduite éteint. 2. Connecter le PC-X25 à l’automate de téléconduite allumé. 3. Sélectionner le test dans le menu RSVIEW 32. 4. Saisir le nom du programme sur le PC-X25 de la carte qui va être testée. 5. Appuyer sur « Lancer test » lorsque cela est nécessaire.

Une procédure d’utilisation a été rédigée pour les utilisateurs.

Pour finir, ces tests ont été réalisés sur toutes les cartes en réserve à l’AMEPS de Amiens.

VI. Essais et étude des résultats Pour commencer un état des lieux à été fait pour recenser le nombre de carte disponible. Type de carte Nombre MSC 11 MES 25 TMA 7


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Ensuite toutes les cartes ont été testées dans le « testeur de carte ». Voici les résultats obtenu : Type de carte Fonctionnelle Non fonctionnelle MSC 10 1 MES 21 4 TMA 4 3 Des statistiques ont été déduites de cette étude, en voici une représentation graphique :

Les cartes fonctionnelles sont désormais étiquetées avec la date du test et l’état de la carte. La

traçabilité de chaque carte est maintenant assurée. Les cartes HS sont aussi étiquetées avec le type de problème rencontré (Relais qui ne se colle

pas, résultat conversion analogique/numérique incohérent sur Télémesure n°, …). Des problèmes mineurs ont été réglé sur deux cartes, d’où une économie immédiate de 1600€

pour un tarif moyen de 800€ chez un sous traitant. Les autres problèmes identifiés sont en cours d’étude.

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VII. Conclusion

L’objectif principal de cette année est atteint, mettre en place un « Testeur de carte ».

Un système de récupération de carte va donc se mettre en place en Picardie. La récupération du matériel va engendrer la création d’un local de stockage. L’ensemble des directives, du budget à la récupération du matériel existant, ont été respectées.

Le « testeur de carte » permet aux membres de l’équipe de gagner en efficacité. Notamment d’être plus flexible en n’ayant pas à chercher une carte fonctionnelle parmi un lot complet de carte.

Le système sera complet dès lors que les cartes systèmes (Unité centrale, mémoire vive, …) seront testées.


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VIII. Bilan personnel

Au cours de cette première année d’apprentissage, mes capacités d’autonomie, d’observation et de rigueur m’ont permis de réaliser le projet dans son intégralité.

J’ai pu observer et participer au bon fonctionnement d’un service qui se doit d’être dynamique pour pouvoir réagir rapidement à une panne. Ceci en conservant une grande régularité au niveau de son activité d'entretien sous peine de voir se multiplier les pannes.

De plus, des missions m’ont été confiées au sein du service : dépannages d’automates de téléconduite dans les postes de distribution HTB/HTA, changements de matériels sur celui-ci…Mais aussi la présentation de documents lors de réunion.

La participation à des réunions à été un des points les plus important pour comprendre les intérêts de chaque personnes au sein du service.

Il m’a fallu organiser mon temps afin d’être efficace sur le projet et dans l’équipe où j’ai été intégré.

Mes connaissances en électroniques et en automatismes ont été un apport utile pour les personnes du service. L’étude du projet étant basée sur un automate Allen Bradley, je connais maintenant ce type de matériel. Au niveau de la communication, j’ai appris à mettre en place un protocole de communication ce qui pour moi à été très enrichissant.

Pour ERDF, plus particulièrement l’AMEPS, des économies immédiates vont être réalisées grâce à cette étape de test. De plus l’aménagement du local de stockage va permettre un gain de temps non négligeable.

Pour finir le fait d’avoir participé à des entretiens dans les postes sources, m’a permis de revoir de nombreux principes fondamentaux d’électronique de puissance. Ces principes respectés m’ont permis de travailler en toute sécurité.

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IX. Summery in English

My name is Fabien BALY and I am an apprentice. Last year, I prepared different studies; more precisely I did engineering studies in order to work in electric industry. Because it was difficult and engineer schools are too expensive, I have give up. I chose to continue in Master STI EEAII because I passed my licence in this subject. I think it’s better to do a sandwich course since I get practical experience and knowledge, moreover I can earn my living.

Would to choose the firm which has accepted to follow me in my studies. I choose ERDF because

I have worked since summer holidays; they agreed to offer me an apprentice contract.

The firm where I am working is responsible for everything concerning electricity distribution. It

was created in 2008, and represents the biggest electricity firm in France, everybody know it. The company distributes electricity for many.

I am an apprentice in AMEPS Amiens, a group of ERDF, their activities concern the exploitation and maintenance of supplies in transformation posts. We take care of the different parts of the post (circuit breakers for high voltage, we adjust protections most of the time, the maintenance).

Across this group, they proposed me to make a system which follow one of the year

objectives.

The different leaving has permitted me to know the working in post of elements of the post.

I do the realization of my project more precisely an electronical cards tester. The cards are

integrated in automatised post (PA) which allowed to pilot the post from a distance by a control agency (ACR).

Three cards are under consideration for this years. The first card is a control card, which send

any orders ; like the catch or opening of a circuit breakers. Moreover, it receive the informations concerning the state of this circuit.

The second card get informations about the state of transformation post (alarms, presence of somebody, doors open...) to ACR.

And the last card serve to measure the current across circuit breakers.


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Why ?

One of the ERDF objectives, is to renew the technology in the transformation post. To pass the post to analogical from the digital technology. With this, we don’t need to PA. Furthermore the supplier arrested to product cards.

We have to change fifty post by years. Namely that we have 2203 post in France. As for the card which recovered, we have to test in order to create a stock of operational pieces. Since the evolution of post will not do quickly and the cost of maintenance are too expensive.

How?

The project is in Amiens, it is make up to an automatised post (PA) for make cards; an programmable automation which simulate the different elements of the transformation post.

And two computers, one is used like a supervision to control the procedure of test. The second simulate the agency of control (ACR). All these parts are link between them.

My works is to program the system and realize the different tries to check the good working.

Indeed, one of tries we has permitted me to found an anomaly on a few cards.

The PA contain other cards : system cards what we have to be in a position to test the next year. This will be my project for last year of my Master.

To conclude, thanks to this training course I learn to work in self-sufficient. During this period, I work alone on a system which I don’t know. It enabled me to begin my working life and to have maturity, responsibility.


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Liste des abréviations

HTB : Haute Tension supérieur à 50kV

HTA : Haute Tension comprises entre 1000 V et 50kV

BT : Basse Tension comprise entre 50 et 1000V

API : Automate Programmable Industriel

PA : Poste Asservie ou automate de téléconduite

TOR : Tout Ou Rien

TM : TéléMesure

Documents

Maintien en Condition Opérationnelle · PDF fileBALY Fabien MASTER STI EEAII Alternance 2008/2009 1 REMERCIEMENTS ... filiale à 100% d’EDF qui lui a transféré l’ensemble des