Modernisation de la distribution dans le Kentucky

Par le passé, le système de distribution de LG&E et de KU s’appuyait fortement sur des relais EM pour protéger les conducteurs et les équipements contre les défauts électriques. Mais les relais EM ne disposent pas de fonctions de communication et de protection que l’on trouve dans les relais basés sur microprocesseurs modernes. Ces fonctionnalités permettent d’augmenter les capacités d’automatisation et la visibilité du système, deux des principaux objectifs de LG&E et de KU visant la centralisation de leurs opérations de réseau.

« Depuis des années, nous avons servi nos clients de façon fiable avec cet équipement existant », a déclaré Tony Durbin, qui gère l’ingénierie, la construction et la maintenance des postes électriques de distribution sur le territoire de service de LG&E. « Nous prenons maintenant des mesures pour mettre en œuvre davantage d’automatisation dans le but de renforcer la fiabilité et la sécurité publique. »

Dans le cadre du plan d’exploitation plus large du réseau centralisé de LG&E et de KU, les services publics installent des coupe-circuits électroniques à réenclenchement le long de leurs lignes de distribution électrique depuis 2017 et ont mis en œuvre avec succès de nouveaux systèmes d’automatisation avancés en 2021. Ces systèmes d’automatisation communiquent avec les coupe-circuits à réenclenchement et les équipements sur le terrain pour détecter et pour isoler les défauts lorsqu’ils se produisent, ce qui permet aux deux services de rediriger l’alimentation autour de la zone concernée et de restaurer le service au plus grand nombre de clients possible. Cependant, pour profiter pleinement de ces caractéristiques, les relais à microprocesseur devaient être installés à des emplacements clés dans le système d’alimentation de chaque réseau.

Les équipes de LG&E, de KU et de SEL ont travaillé ensemble pour adapter leur programme de remplacement de relais EM à deux défis distincts : l’un concernant les panneaux de commutation intérieurs dans le territoire urbain de service de LG&E et l’autre les coupes-circuit extérieurs sur le territoire rural de KU.

Pour LG&E, les équipes devaient mettre à niveau les unités terminales distantes (RTU) et remplacer les relais dans les chambres de commande du poste électrique en coupant et en installant des panneaux de commutation personnalisés contenant les nouveaux relais à microprocesseur.

La situation dans le domaine de service de KU présentait des défis entièrement différents.

« Nous n’avions pas de SCADA dans une grande partie de notre territoire KU », a déclaré M. Koller. « Il s’agit d’un territoire très vaste qui couvre 77 comtés, principalement ruraux, et qui présente des capacités limitées de communication. »

Au lieu d’une chambre de commande, des relais EM et des dispositifs de commande ont été installés à l’extérieur dans l’armoire de commande de chaque coupe-circuit. En fonction de l’âge et du style du coupe-circuit, l’équipe a dû remplacer l’ensemble du coupe-circuit par le nouveau relais ou remplacer le panneau de relais à l’intérieur de l’armoire de commande des coupes-circuit existants pour étendre leur réseau SCADA.   

 « L’élargissement de notre capacité SCADA nous donne plus de visibilité sur ce qui se passe dans ces zones de notre territoire de service », a poursuivi M. Koller.

« Nous avons une longue expérience de fiabilité », a déclaré M. Koller, « dans notre approche de ces mises à niveau, nous avons donc mis l’accent sur la non-incidence sur la fiabilité au niveau de nos clients de distribution. »

 LG&E et KU savaient déjà où ils voulaient que leur solution commence.

« Presque tout ce que nous faisons implique des produits Schweitzer », explique T. Durbin. « Cela nous a donné un certain confort, que des personnes de la même entreprise nous aident à concevoir et à construire. »

De nouvelles normes devaient être établies et partagées entre différentes équipes pour s’assurer que tout le monde était sur la même longueur d’onde.

Une collaboration constante entre les deux équipes a abouti à une solution qui répondrait le mieux lau large éventail des besoins de LG&E et de KU en matière de poste électrique. Dans chaque installation, un système de relais de protection SEL-351S fonctionnerait comme relais principal, avec un relais de protection de ligne d’alimentation SEL-751 fonctionnant comme relais de secours. Le relais différentiel de courant et de tension SEL-387E a été choisi pour la protection différentielle du transformateur, tandis que le dispositif de commande d’automatisation en temps réel (RTAC) SEL-3555 exécutera des fonctions d’automatisation et fonctionnera comme la nouvelle RTU du poste électrique pour extraire les informations des relais. Les données collectées seront alors envoyées par l’intermédiaire d’un multiplexeur Ethernet SEL ICON sur les réseaux SCADA nouveaux et existants du service public.

« Cette conception vise à fournir les données nécessaires aux systèmes d’automatisation pour gérer un réseau d’auto-réparation capable d’isoler les points de défaillance », a déclaré Neely.

Selon la taille du poste électrique, une passerelle de sécurité Ethernet SEL-3620 ou une passerelle de sécurité SEL-3622 sera utilisée pour augmenter la cybersécurité et pour fournir un accès à distance aux réglages et à la configuration.

Enfin, pour remédier au manque d’accès SCADA dans leurs zones de couverture rurale, cette même solution sera intégrée dans la norme de relais et de protection de KU, parallèlement aux communications cellulaires, afin d’établir une connexion sans fil sécurisée avec le centre de commande.

Après avoir développé une solution qui pourra être standardisée, l’étape suivante sera de planifier les indisponibilités pour mettre à niveau l’équipement sans interrompre le service pour les clients des services publics.

« En général, nous planifions les indisponibilités au printemps et à l’automne », a déclaré T. Durbin, « parce qu’il est très difficile pour nous de les planifier en été ou en hiver. Avec les températures extrêmes, la charge est élevée que ce soit pour la climatisation ou le chauffage. »

La moitié de l’année ayant été supprimée de tout calendrier potentiel, l’équipe SEL devait être prête à travailler chaque fois que le service public pouvait basculer ses clients pour une indisponibilité. Heureusement, l’approche unique de l’équipe en matière de projets de mise à niveau, qui utilise des panneaux préfabriqués prêts à être installés, a facilité la flexibilité et la disponibilité dans les zones de service de LG&E et de KU.

« Nous utilisons des modèles prépercés, que nous pouvons simplement suspendre, marquer et couper », a déclaré Ch. Perry. « Cela nous aide à ce que tout soit bien net pour nos clients, en plus de réduire les périodes d’indisponibilité, de réduire les prix et d’améliorer la qualité. »

Une fois l’indisponibilité en cours, l’équipe de Ch. Perry, une équipe d’entrepreneurs locaux et les techniciens des services publics, se mettent au travail. Chaque jour de l’indisponibilité programmée, ils déconnectent les anciens équipements des panneaux de commutation, installent les nouveaux relais et les connectent tous à un RTAC et un SEL ICON.

Dans leurs zones de service rurales, cependant, le processus est un peu plus impliqué. Le remplacement des coupes-circuit nécessite souvent de creuser pour installer de nouveaux conduits souterrains ou de couler du béton pour une nouvelle fondation. C’est seulement à cette condition que le nouveau coupe-circuit peut être installé et câblé dans son système avec un routeur cellulaire.

« Ils ont développé une véritable expertise sur le sujet », a déclaré M. Koller. « À ce stade, nous pouvons prévoir l’indisponibilité le lundi matin et remettre l’installation en service le vendredi après-midi. »

Rien qu’en 2019, les services publics et SEL se sont associés pour rénover entièrement plus de 130 panneaux de commutation.