La transformation des réseaux électriques industriels et énergétiques, marquée par la décentralisation des sources, l’intégration croissante des énergies renouvelables et la nécessité de réduire les émissions de CO₂, impose une maîtrise fine des flux d’énergie. Dans ce contexte, la solution de mesure et de contrôle-commande développée par Beckhoff Automation s’appuie sur une architecture PC-based et sur la communication EtherCAT pour répondre aux exigences de sécurité, de précision et de sobriété énergétique.
Basée sur une chaîne cohérente allant du capteur au logiciel, cette approche permet de moderniser les installations existantes, d’améliorer la transparence des flux électriques et de mettre en œuvre des fonctions avancées de surveillance et de pilotage, aussi bien dans les réseaux industriels que dans les infrastructures de distribution d’énergie.
Modernisation des points de mesure sans interruption d’alimentation
L’un des enjeux majeurs de la rénovation des installations électriques réside dans la capacité à intervenir sans perturber l’exploitation. Pour répondre à cette contrainte, Beckhoff propose une gamme de transformateurs de courant et de tension à noyau divisé, permettant une installation directe autour des conducteurs existants, sans coupure de l’alimentation.
Ces transformateurs, issus des séries SCTxxxx, SVL1xxx et SCL6xxx, sont conçus pour une intégration rapide dans des environnements industriels ou énergétiques existants. Associés à la borne de mesure EtherCAT EL3475, ils constituent une solution compacte et performante pour la collecte de données électriques multi-canaux.
La borne EL3475 est un module d’entrée analogique à 12 canaux offrant une résolution de 24 bits, avec une tension d’entrée de 333 mV. Sa conception intègre quatre connecteurs RJ45, chacun pouvant raccorder jusqu’à trois transformateurs, ce qui simplifie significativement le câblage et réduit les coûts d’installation. Cette architecture facilite la mise en place de mesures détaillées sur l’ensemble des départs et charges, tout en garantissant une haute précision des données acquises.
Visibilité accrue sur les flux d’énergie et optimisation de la consommation
Le remplacement progressif des appareils de mesure analogiques par cette chaîne numérique permet une surveillance fine et continue des flux d’énergie. Les gestionnaires de réseaux bénéficient ainsi d’une meilleure visibilité sur la distribution et la qualité de l’énergie, tandis que les exploitants industriels peuvent analyser plus précisément leur consommation et optimiser la puissance appelée.
Cette granularité de mesure ouvre la voie à des stratégies avancées de gestion énergétique, telles que l’identification des pertes, l’optimisation des profils de charge ou la mise en place d’actions correctives en temps réel. Dans un contexte de hausse des coûts de l’énergie et de contraintes réglementaires accrues, ces capacités contribuent directement à la maîtrise des dépenses et à l’amélioration de l’efficacité énergétique globale.
Synchronisation temporelle de haute précision pour mesures distribuées
Dans les architectures de mesure distribuée, la synchronisation temporelle constitue un élément clé, en particulier pour la comparaison de mesures réalisées en différents points d’un réseau électrique. Beckhoff répond à cette exigence avec la borne de synchronisation EtherCAT EL6689.
Ce module assure une synchronisation via une connexion directe à un système GNSS (Global Navigation Satellite System), compatible avec les constellations NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo et Beidou. L’antenne se connecte directement sur une prise SMA, simplifiant l’intégration sur site.
Grâce à cette architecture, les systèmes distants peuvent être synchronisés avec une précision de l’ordre de 100 nanosecondes. Ce niveau de précision est indispensable pour des applications avancées telles que l’analyse de perturbations réseau, la protection électrique ou la mise en œuvre d’unités de mesure de phaseurs (PMU) conformes aux normes internationales.
Une suite logicielle complète, du capteur au contrôle
Au-delà du matériel, la cohérence de la solution repose sur l’intégration étroite avec la suite logicielle TwinCAT. Celle-ci couvre l’ensemble de la chaîne fonctionnelle, depuis la collecte des données jusqu’au contrôle avancé des installations énergétiques.
TwinCAT 3 Power Collector (TF8330) assure la centralisation des mesures issues des bornes EtherCAT de la série EL34xx. Il automatise les réglages essentiels, tels que les rapports de transformation ou les plages de fréquence, et propose des interfaces prêtes à l’emploi vers des protocoles modernes de communication, notamment MQTT, HTTP REST et OPC UA. Des protocoles de télécontrôle, tels que IEC 61850 et IEC 60870, sont également pris en charge pour l’intégration dans des systèmes énergétiques existants.
TwinCAT 3 Power Technologies (TF8350), en association avec les bornes EL3783 et EL6689, apporte des fonctions de diagnostic avancé et permet l’implémentation d’une unité de mesure de phaseur conforme à la norme IEC 60255-118-1. Ces fonctions sont essentielles pour les applications de surveillance réseau nécessitant des mesures synchrones de phase et d’amplitude.
Enfin, TwinCAT 3 Power Control (TF8360) fournit les blocs fonctionnels nécessaires à la réalisation de contrôleurs de centrales électriques conformes aux exigences des réseaux. Les modules de connectivité TF6500 et TF6510 assurent quant à eux la communication normalisée avec les systèmes de télécontrôle et les postes électriques, via des protocoles tels que IEC 60870-5-10x, IEC 61850 et IEC 61400-25.
Une solution modulaire au service de la stabilité et de la décarbonisation
En combinant des capteurs faciles à installer, des bornes de mesure et de synchronisation performantes et une suite logicielle riche, Beckhoff propose une solution modulaire et évolutive pour la mesure et le contrôle de l’énergie. Cette approche facilite la modernisation des installations existantes, améliore la stabilité des réseaux soumis à des flux bidirectionnels et contribue à la décarbonisation des systèmes énergétiques, sans complexifier inutilement l’exploitation.
Pensée pour répondre aux enjeux actuels et futurs de la distribution et de l’utilisation de l’énergie, cette architecture s’adresse aussi bien aux gestionnaires de réseaux qu’aux industriels souhaitant renforcer la fiabilité, la transparence et l’efficacité de leurs infrastructures électriques.
La mission de PEI est de fournir à ses lecteurs des informations sur les nouveaux produits et services liés au secteur de l'industrie et qui sont disponibles sur le marché français. 
