Communication des compteurs : Ne pas parier sur mauvaises normes

Examine le rôle des normes d’interopérabilité actuelles et pose la question de savoir si elles sont réellement interopérables. Examine PRIME, G3-PLC et OSGP et détermine si l’interopérabilité s’applique réellement à l’ensemble du système ou seulement à quelques couches de référence de l’ensemble du modèle de communication.

Développer des projets de compteurs électromagnétiques intelligents : Effervescence et réalité

Le nombre de projets pilotes de compteurs électroniques intelligents, où la communication bilatérale a été utilisée avec succès, ne cesse d’augmenter. Ces informations de référence de plus en plus nombreuses nous permettent d’évaluer à la fois les technologies individuelles et les exigences de solutions plus complexes. Il ne fait aucun doute que les résultats de ces projets ont fait l’objet d’un grand nombre de présentations papier ou électroniques attrayantes.

Les clients et les utilisateurs finaux (services publics) sont persuadés qu’il n’est pas nécessaire d’inventer quoi que ce soit de nouveau, puisque la réponse existe déjà et que tout fonctionne parfaitement. En fait, il est difficile de recevoir les résultats réels des projets réalisés et, de ce fait, il est difficile de les évaluer raisonnablement et de manière démontrable.

Le secteur des services publics n’est pas préparé aux compteurs intelligents

Tout d’abord, on découvre que le niveau de préparation technique des gestionnaires de réseaux de distribution est nul ou, dans le meilleur des cas, très faible. La vérité est que le développement dans l’industrie de l’énergie était en pleine évolution et traditionnellement très conservateur. Les possibilités offertes par la lecture automatisée des compteurs ont été accueillies avec scepticisme par les techniciens des services publics lorsqu’elles ont été présentées pour la première fois.

Aujourd’hui, nous pourrions dire que le progrès technique les a pris absolument au dépourvu, tant du point de vue technique que du point de vue de l’aptitude à choisir une solution proposée. Les décisions politiques qui ont amené les appareils modernes, avec tous leurs avantages et inconvénients, dans les foyers, et les exigences de déploiement de compteurs intelligents (avec les nouvelles technologies de communication), afin de résoudre les problèmes d’équilibre énergétique, ont été reçues comme un véritable choc par les ingénieurs énergéticiens.

Il semblerait qu’il n’y ait pas d’experts dans le secteur de l’électricité capables de comprendre les possibilités techniques et de proposer des solutions utiles. Dans le meilleur des cas, des équipes d’experts étaient en train d’être constituées.

Les responsables qui manquaient de connaissances techniques ont commencé à utiliser un mot qui est devenu un mantra pour eux : « interopérabilité ». Ils se sont appuyés sur un autre secteur (en l’occurrence celui des télécommunications), où les normes sont clairement définies et où l’interopérabilité entraîne une baisse des prix et une indépendance vis-à-vis des fournisseurs. Cependant, ils ne tiennent pas compte de ce qui a précédé la normalisation dans le secteur des télécommunications.

Une approche erronée des normes

Au début, il y avait une solution propriétaire qui était, tout d’abord, techniquement mise au point et, par la suite, en tant que solution stable, mise sur le marché. La concurrence des solutions uniques a précédé le choix final de la meilleure d’entre elles. En outre, la norme en matière de télécommunications résout tout dans toutes les couches du modèle de communication ISO/OSI. Les producteurs disposent d’instructions parfaitement claires et les clients de procédures exactement décrites pour vérifier que la solution a été livrée comme prévu.

Rien de tel ne s’est produit dans le secteur de l’électricité. Nous ne sommes que les témoins des messages médiatiques remarquables de plusieurs fabricants de puces. Pour clarifier les choses : nous ne pouvons parler de solution interopérable qu’à la condition que les activités individuelles dans les différentes couches du modèle ISO/OSI soient décrites avec précision. Il est trop peu pour les décrire par une norme qui ne donne que des recommandations de limites ou qui décrit l’échange de données dans la couche la plus élevée (c’est-à-dire la septième application). Malheureusement, une telle « norme » définie n’est pas suffisante pour assurer une interopérabilité totale ; ce n’est qu’une solution à mi-chemin.

Qu’est-ce qui ne va pas avec les normes ?

Aujourd’hui, trois solutions dites « standardisées » sont demandées (ou plutôt offertes), qui devraient être interopérables, selon les déclarations des producteurs. Il s’agit de : PRIME, G3-PLC et OSGP. Les deux premières solutions sont basées sur la modulation moderne OFDM et promettent un taux de transmission élevé. Mais attendez un peu, l’enthousiasme se calme dès que l’on apprend que le protocole DLMS est utilisé au niveau de la couche application, ce qui est aussi absurde qu’une situation où une Ferrari de Formule 1 tire un semi-remorque de 30 tonnes.

PRIME

Le datagramme est réparti entre toutes les sous-porteuses. S’il en manque quelques-unes, le datagramme entier n’est pas transmis et tout doit être répété. Si vous choisissez le taux de modulation le plus élevé, le processeur n’est pas en mesure de réparer les erreurs (le correcteur FEC est désactivé), ce qui se traduit par des taux de communication très faibles et un manque de fiabilité général.

G3-PLC

Le nombre inférieur de sous-porteuses permet d’obtenir un système légèrement plus stable, mais le débit de communication annoncé est (si vous lisez attentivement les documents du producteur) garanti dans la bande de fréquence 10 – 500 kHz. Dans la bande CENELEC (10 – 150 kHz), le débit de communication n’atteint que 4,5 kB/s ! Si l’on ajoute l’exigence du DLMS, même le dilettante se rend compte que ce n’est pas la bonne solution. L’un des projets G3-PLC révèle un taux de communication final de 2,5 B/s (il ne s’agit pas d’une erreur de frappe).

OSGP

Cette solution ne présente pas du tout un taux de communication élevé. Elle est très stable et le nombre de compteurs électroniques installés est vraiment impressionnant. Cependant, les points positifs s’arrêtent là. La couche d’application contient le protocole interopérable OSGP (et vous recevrez tout le soutien possible), mais si vous voulez communiquer, il n’y a pas d’autre moyen que d’acheter un chipset du seul producteur au monde.

Toutes les informations nécessaires au soutien de la communication ne sont pas publiques et certaines d’entre elles sont protégées par un brevet. Si les exigences du client, d’une part, et l’offre du producteur, d’autre part, se rencontrent, tout va bien. Dans le cas contraire, vous n’avez pas de chance.

Résumé

En résumé, nous pouvons tirer la conclusion suivante (peu encourageante) : tous les systèmes interopérables sont basés sur un seul fabricant de puces. L’apparition d’un plus grand nombre de producteurs n’est qu’illusoire car les solutions alternatives sont basées sur le même processeur de signal (non compétitif du point de vue du prix).

De plus, ces systèmes sont conçus comme des systèmes AMM et ne sont pas en mesure d’intégrer les nouvelles exigences du Smart Grid (décentralisation du contrôle, garantie de temps de réponse, support significatif des solutions multi-utilités, etc.) Il est donc nécessaire de revenir au point de départ et de proposer une solution qui soit conforme aux techniques.

Données binaires et besoin d’efficacité

Allumons la lumière sur la profondeur de l’ensemble du problème et examinons la petite analyse suivante : au niveau de l’e-mètre, les données mesurées sont stockées dans le registre présent dans le système binaire. Par exemple, le nombre 999 999 999 (il n’y a pas de nombre plus élevé dans l’e-mètre) peut être représenté par 4 octets (c’est-à-dire 32 bits).

Système de code	Nombre d’octets nécessaires à la présentation
Système binaire	4
Code ASCII	9
UNICODE	18
Wide UNICODE	36

Si nous voulons voir ce nombre dans l’ancien système ASCII, nous aurons besoin de plus de deux fois plus d’espace. Si nous utilisons des caractères UNICODE larges, le nombre d’octets est multiplié par dix. L’amateur peut dire que c’est insignifiant, mais il faut se rappeler que les données sont transférées en mode série, bit par bit !

Dans le passé, il était nécessaire de mettre de l’ordre dans les valeurs, afin que les distributeurs d’énergie puissent se comprendre. C’est pourquoi les codes OBIS et le système COSEM ont été proposés. L’espace d’adressage du code OBIS a une structure similaire à celle d’une adresse internet, il est défini à 6 octets, ce qui donne un espace d’adressage de 248, (nombre 281,474,976,710,656). Cependant, vous devez recevoir au maximum 100 registres de l’e-mètre !

La voie à suivre pour les réseaux intelligents

Il est clair que l’approche structurée définie par COSEM et OBIS est très transparente et qu’elle semble vraiment bonne sur le papier. Si un tel système est proposé et utilisé par de grands consommateurs, où les coûts de construction et d’exploitation des canaux de communication sont négligeables, il n’y a aucune raison de l’annuler. Cependant, dans une situation où des millions de lieux sont desservis et où il n’est pas possible (pour des raisons financières ou techniques) d’utiliser des connexions à haut débit, il n’est pas possible de prétendre que tout se passera bien de cette manière.

Définissons des exigences qui répondent aux besoins des distributeurs d’électricité, qui soulignent les exigences en matière de cybersécurité, qui impliquent le client final et (enfin et surtout) qui acceptent les caractéristiques du canal de transmission. La règle d’or dit que le système est aussi fort que son maillon le plus faible. Et comme les réseaux intelligents englobent tous les appareils électriques, une analyse similaire pourrait être utilisée pour les systèmes de contrôle des réseaux de distribution.

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