Il est primordial que les projets Smartgrids de R&D financés par la Commission Européenne dans le cas du programme H2020 utilisent les méthodologies, les outillages et normes développés pour les Smartgrids. Ils permettent de favoriser l’interopérabilité, et les retours d’expérience vers les instances de normalisation. De la même façon les projets de recherche Smartgrids nationaux (financés par l’ADEME, d’ANR ou autre instance) ont tout intérêt à appliquer un corpus de bonnes pratiques.
L’article 7 sur « la normalisation des Smartgrids » est organisé en 7 parties :
Partie1 : Introduction
Partie2 : L’émergence de normes pour les Smartgrids
Partie3 : L’architecture de référence
Partie4 : Les normes pour la cyber sécurité
Partie5 : L’utilisation concrète des normes
Partie6 : Les démonstrateurs
Partie7 : Les formations Smartgrids en France
Voici la Partie2 sur L’émergence de normes pour les Smartgrids :
Les projets Européens de R&D ont bénéficié des conclusions proposées par les instances de normalisation européenne CEN/CENELEC/ETSI auxquelles la Commission avait confié des mandats (M441 pour les systèmes de comptage communicant, M490 pour les Smartgrids, M468 pour la recharge des véhicules intelligents) et de la valorisation par l’IEC de certains livrables.
Dans le cadre du mandat M490 Smartgrids les rapports des différents groupes de travail (« Sustainable Process », « Reference Architecture », « First Set of Standards », « CyberSecurity ») ont été publiés entre 2012 et 2016 ont donc été valorisés et enrichis par l’IEC.
Ainsi le groupe M490 « First Set of Standards » a permis de publier une feuille de route pour les systèmes Smartgrids, qui identifie pour chaque système smart grid quelles sont les normes qui sont disponibles ou en cours de développement. Ce document a été repris par l’IEC et étendu, et a donné naissance à la norme « IEC/TR 63097 Smart Energy Roadmap » qui sera révisée en 2018.
L’illustration de cette norme peut se matérialiser via l’outil qu’a mis à disposition l’IEC, le « mapping tool ». Il permet via une interface interactive d’accéder aux normes qui s’appliquent à tel ou tel sous système smartgrid.
La figure suivante illustre le « mapping tool » (https://smart(gridstandardsmap.com ) :
Le groupe du M490 « sustainable process » s’est lui concentré sur l’aspect méthodologie pour capturer les besoins métiers pour les Smartgrids. Cette méthodologie est celle des cas d’utilisation ou « Use Case ». Cette méthodologie a donné naissance au niveau IEC aux normes 62559, et 62913.
La série 62559 propose différentes parties normatives en lien avec la méthodologie Use Cases (62559-2 représente le gabarit à utiliser pour capturer la connaissance métier sous forme de Use Cases, la 62559-3 correspond à la sérialisation en XML du contenu du Use Case exprimé via la 62559-2).
La série de norme 62913, instancie l’approche Use Case aux systèmes Smart Energy. Ainsi la partie « 62913-1 Generic SmartGrid Requirements » décrit la méthodologie et un profil UML permettant de capturer les besoins sous UML. Les parties 62913-2-[1,4] donnent des exemples de « Use Cases » pour différents systèmes Smartgrids. Ainsi ces parties doivent permettre d’alimenter le « mapping tool » et de constituer une base de données de « Use Cases » mise à disposition par l’IEC.
Le groupe du M490 « Reference Architecture » a permis de développer le Smart Grid Architecture Model ou SGAM. Le SGAM est présenté par la figure suivante :
Le premier niveau est constitué des Domaines et des Zones comme représenté par la figure suivante:
Les Domaines permettent de segmenter les smartgrids en domaines depuis la Production Centralisée jusqu’au Client. Les Zones permettent de segmenter chaque domaine en partant du process pour aller vers les marchés en passant par différents paliers.
Le SGAM énonce que pour disposer de systèmes interopérables, les différentes couches du SGAM doivent être traversées, depuis le niveau métier (Business) jusqu’au Processus, en passant par la couche fonctionnelle, la couche modèle d’information pour assurer une sémantique commune et la couche Communication (protocole de communication à utiliser pour véhiculer l’information sémantique).
La figure suivante illustre la méthodologie Use Case projetée sur le SGAM :
Au niveau de la couche « Business Layer », des « Business Use Cases » (cas d’utilisation métiers ») vont être développés et permettre de définir des exigences. Les business Use Cases n’utilisent que des « rôles » de type Organisation ou Personne. En Europe a été développé un Modèle de Rôles harmonisé pour l’électricité par les associations ENTSO-E, EFET, ebiX. Ce modèle fait référence et sera sujet à évolutions compte tenu de l’apparition de nouveaux rôles comme les agrégateurs, les opérateurs de flexibilité, etc…
Ce rôle modèle est disponible à l’adresse suivante :
Au niveau de la couche « function layer », les « System Use Cases » sont définis et permettent de définir les acteurs systèmes (systèmes, applications, fonctions) qui vont implémenter les besoins métiers décrits au niveau des « Business Use Cases ».
C’est au niveau de la couche « Information Layer » que les modèles d’information sémantiques normalisés vont être utilisés. Dans le cadre du développement des Smartgrids 3 séries de normes constituent principalement ces modèles sémantiques comme l’indique la figure suivante :
Ce sont donc les séries IEC 61970, 61968, 62325 pour le CIM, la série 61850 pour les systèmes de contrôle commande et d’automatisation des réseaux, et DLMS-COSEM (IEC 62056) pour les systèmes de comptage communicant. Les modèles sémantiques vont nourrir la couche application du modèle OSI.
C’est au niveau de la couche « Communication layer » que se font le choix de protocoles de communication.
Enfin les fonctions et applications smartgrids sont regroupés dans des composants au niveau de la couche « Component Layer ». Ces composants sont des ordinateurs, des équipements en réseau, des capteurs, des routeurs, des passerelles, etc…
La figure suivante décrit comment les normes associées aux cas d’usages sont utilisées dans un contexte de spécification des besoins, et comment les normes associées aux modèles d’information comme le CIM et la 61850, ou d’autres modèles d’information sont ensuite utilisés pour supporter les exigences associées aux échanges sémantiques.
La partie droite de la figure est liée à la dérivation de « profils » d’échanges, qui peuvent être normalisés. La figure suivante illustre la méthode de dérivation de profils d’échanges à partie de modèle d’information :
On constate qu’un modèle normalisé (comme le CIM) peut être utilisé, mais aussi que le CIM peut être étendu (« CIM Extensions »), et que d’autres modèles complémentaires au modèle CIM normalisé peuvent être utilisés. Des règles sont définies (« Message Assembly ») pour définir des profils d’échanges (« Contextual Profiles ») afin de générer différentes syntaxes appropriées (« Message Syntax »).
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.
Eric Lambert & Rolland Tran Van Lieu
Forum ATENA
Atelier SMART GRID
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