L’article sur les compteurs intelligents est organisé en 5 parties. L’article de ce mois-ci traite de la régulation européenne et des protocoles de communications associés aux compteurs intelligents.
• Partie1 : Les systèmes de compteurs intelligents (smart meters)
• Partie2 : La régulation européenne associée au comptage intelligent
• Partie3 : Les protocoles de communications
• Partie4 : Les services proposés par le compteur intelligent
• Partie5 : Le déploiement du Linky
-PARTIE 2-
Les régulations en Europe sont différentes d’un pays à l’autre : en France l’infrastructure de comptage est exploitée par le distributeur (Enedis) alors qu’en Allemagne par exemple le compteur est acheté par le client au fournisseur d’énergie.
Le mandat Européen M441, confié aux entités normatives Européennes CEN/CENELEC/ETSI, a cherché à établir au début des années 2010 un modèle d’infrastructure de comptage pour l’Europe intégrant des protocoles de communication permettant d’assurer l’interopérabilité.
Le mandat M441 a donc visé à établir des normes européennes permettant aux compteurs des utilities (eau, gaz, électricité, chaleur) d’être interopérables. Le mandat concerne les infrastructures de comptage (Automated Meter Infrastructure AMI).
Le mandat a pris en compte les exigences et les préconisations mises en avant dans le cadre du projet européen «OPEN Meter »
Les documents issus du mandat sont librement accessibles. En particulier le lecteur pourra se référer aux documents du groupe de travail CEN/CENELEC/ETSI :
- Smart Meters Coordination Group Smart Metering : Use Cases, Use Cases Requirements,
- et le document d’Architecture fonctionnelle de référence pour les communications dans les systèmes de comptage intelligent (Référence CEN/CLC/ETSI/TR 50572:2011).
Issu de ce dernier document de référence, il est clairement énoncé le positionnement du travail proposé par le mandat M/441 par rapport au mandat Smatr Grid M/490.
« The work undertaken in response to M441 considers the high-level smart metering functionalities which are additional to the traditional metrological requirements applying to electricity and other meters. The major focus of the mandated work under M441 is the provision of improved information and services to consumers and enabling consumers to better manage their consumption.
Particularly in relation to electricity metering, there is the important additional objective of facilitating smart grid applications, notably through the incorporation of distributed generation. Electricity smart grid standardization is the subject of Mandate M490 and is outside the scope of this report. However the M441 Mandate envisages smart metering as a key enabler for smart grids, providing for two-way information flows between the meter and the designated market organization(s).
Smart metering systems may exist in the context of larger smart grid infrastructures and may co-exist with home automation systems. This is illustrated in Figure 1.
Smart metering applications may overlap with applications of smart grid systems and building / home automation systems. The communications infrastructures supporting these applications may be separate or may be usefully shared”
-PARTIE 3-
Les différents composants qui constituent l’infrastructure de comptage moderne (Smart Metering), sont les suivants :
· les compteurs
· les concentrateurs regroupent plusieurs grappes de compteurs
· une application centralisée traite les données de comptage pour la facturation
Les échanges entre les compteurs et les concentrateurs sont sous forme « numérique » et s’appuie sur le modèle OSI.
Au niveau des couches basses (couche 1 et 2 du modèle OSI) dans le monde du comptage, trois solutions existent :
-
Utilisation des réseaux cellulaires GPRS, 3G (UMTS, HSDPA/HSUPA) :
- Les avantages sont: une bande passante importante, pas d’infrastructure de communication à déployer
- Les inconvénients sont : une dépendance vis-à-vis d’un opérateur télécom, les coûts associés à l’exploitation
-
Utilisation des technologies radio ZigBee (couches basses IEEE 802.15.4) ou autres technologies propriétaires :
- Les avantages sont : une bande passante importante, un déploiement indépendant de la topologie du réseau électrique, une indépendance vis-à-vis d’un tiers
- Les inconvénients : un investissement dans une infrastructure de communication, la portée parfois limitée
-
Le courant porteur en ligne : Le CPL consiste à utiliser le réseau électrique pour transmettre de l’information
- Les avantages : un accès à un équipement installé en tout point du réseau électrique, une indépendance vis-à-vis d’un tiers
- Les inconvénients : un investissement dans une infrastructure de communication
L’idée reçue de dire qu’il n’y a pas de communication CPL s’il n’y a pas de courant est fausse ! Il existe différentes technologies CPL en fonction des bandes de fréquences.
Le CPL large bande ou haut débit utilise la technologie multi-porteuse OFDM. Il permet une importante bande passante (1,6 – 30 MHz), jusqu’à 200 Mbps de débit théorique.
Trois grandes technologies se partagent le marché :
- les protocoles Homeplug : 1, 2, AV, C&C, Green PHY
- Le protocole HD-PLC de Panasonic
- La technologie de DS2 (Marvell)
La Normalisation des CPL haut débit se fait principalement au niveau de L’ITU G.Hn, et de l’IEEE P1901.
Le CPL bande étroite ou bas débit regroupe 3 générations. La 3e génération est multi-porteuse. Elle est robuste aux perturbations et permet un débit accru supérieur à 10 Kbps. En Europe les bandes de fréquences utilisées par les CPL bas débit sont réglementés par le CENELEC (norme 50065-1).
Quatre bandes de fréquences distinctes sont définies :
- CENELEC A (3-95 kHz) : réservée exclusivement au distributeur
- CENELEC B, C, D (95-125, 125-140, 140-148,5 kHz) : usage indoor divers (domotique…)
La normalisation des CPL bande étroite se fait principalement à l’ITU G.Hnem, l’IEEE P1901.2, du CENELEC TC13 et de l’ETSI PLT.
Les trois technologies CPL bas débits promues par les utilities en Europe (notamment dans le cadre du projet OPEN Meter) sont :
- MORE (ENEL) : modulation de type FSK
- PRIME (IBERDROLA) : modulation OFDM
- CPL G3 (Enedis) : modulation OFDM
Au niveau des couches hautes (couche 7 du modèle OSI) dans le monde du comptage, deux protocoles applicatifs sont mises en œuvre en Europe :
- DLMS/COSEM (Device Language Message Specification / COmpanion Specification for Energy Metering, série IEC 62056)
- OBIS (OBject Identification System)
Ces protocoles applicatifs décrivent les formats de données échangés dans une infrastructure de comptage moderne. L’association DLMS-UA joue un rôle important dans l’élaboration de la norme DLMS-COSEM.
RDV donc dans les prochaines Newsletter et pour ceux qui s’intéressent au SMART GRID, rejoignez le Forum ATENA et notre Atelier, pour échanger et débattre avec nous sur ce sujet passionnant !!!
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