pfesahilianasensem2010

Rapport de projet de fin dEtude 2010

Page | 1

Dpartement : Gnie Electrique

Filire : Gnie des systmes Electriques

& Gnie des systmes Automatiques industriels

RAPPORT DE PROJET DE FIN DETUDES

Ralis au sein de LAFARGE Bouskoura

THEME :

Soutenu le Samedi 26 juin 2010 Par :

- Mme Lakjiri Souad

- M. Sahili Anas

Membres du jury :

- M. Y.Tachafine Prsident (EHTP)

- M. A.Berdai Rapporteur (ENSEM)

- M. A.Saad Encadrant (ENSEM)

- M. M.El Hamdi Encadrant Industriel (LAFARGE Maroc)

Promotion 2010

Gestion de la consommation lectrique des ateliers de

production de lusine de Bouskoura

LAFARGE MAROC

Universit Hassan II An Chock

Ecole Nationale Suprieure

dElectricit et de Mcanique

Casablanca


Page | 1 Gestion de la consommation lectrique des ateliers de production de lusine de Bouskoura



Ddicaces

Nous ddions ce Projet de Fin dEtude :

Nos mres, sources puissantes de tendresse et damour, pour leurs soutiens tout le long de notre vie scolaire.

Nos pres, qui nous ont toujours soutenus avec amour et volont, et qui ont fait tout le possible pour nous aider.

Nos frres et nos surs, que nous aimons beaucoup, pour leur amour et leur appui sans faille

Notre Chre grande famille.

Nos chers ami (e) s, et enseignants.

Tous qui ont collabor de prs ou de loin llaboration de ce travail.

Que Dieu leur accorde sant et prosprit

Souad & Anas



Remerciements

Nous remercions tout dabord, sans fin, notre Dieu Allah pour ses innombrables

bienfaits.

Ensuite, Nous tenons, au terme de ce travail, prsenter notre vif remerciement tous

les personnes qui ont contribu, directement ou indirectement, son bon droulement .

On tient prsenter tous nos respects et notre gratitude M. El Hamdi

Mustapha pour nous avoir offert lopportunit deffectuer ce stage, ainsi pour son suivi et

encouragement tout au long de ce travail .

Notre acte de gratitude et notre profond respect sadressent galement M. Saad

Abdellah pour son encadrement et pour laide quil nous a prodigu durant ce stage, ainsi

qu tous nos formateurs .

Nous remercions beaucoup M. Samir Belouard pour son aide, ses conseils et les

moyens considrables quil a mis notre disposition.

Que tout le personnel de Lafarge Bouskoura trouve ici lexpression de nos sincres

remerciements pour leurs accueils et disponibilit.

Nous remercions galement, avec grand plaisir, les membres du jury qui ont accept

dvaluer notre travail.

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Rsum

Le projet de fin dtudes prsent, sinscrit dans le cadre de la rationalisation et la maitrise de

la consommation dnergie lectrique des ateliers de production de lusine de LAFARGE MAROC

Bouskoura. Lobjectif prcis de notre travail est dimplanter des instruments de mesure et

denregistrement des consommations des diffrents quipements de production de lusine, en vue

dvaluer la contribution de chacun dans les KWh consomms. La matrise et loptimisation de

lnergie, seront opres sur la base des mesures obtenues. Certains points sont dj quips

dinstruments de mesure communicants (indpendants (Centrales de mesure), ou intgrs aux

protections numriques), les autres sont identifier et quiper. Lensemble des appareils devra

tre reli un systme central de stockage et de traitement.

Pour la ralisation de cette tude, toutes les mesures et les informations utiles sur lnergie

(la puissance et lnergie active, la puissance et lnergie ractive, le facteur de puissance) offertes

par les appareils de mesure ont t collectes et exploites.

Notre mission sest droule en deux tapes :

La premire tape est consacre dans un premier temps la collecte des informations

relatives au rseau lectrique, la visualisation de la situation existante et

lidentification des points de mesure existants. Dans un second temps, lanalyse des

plans et schmas, des informations collectes et de la situation visualise nous ont

permis didentifier les quipements et les ateliers les plus consommateurs de lnergie,

les instruments de mesure existants et ceux rajouter.

La deuxime tape est rserve au traitement des mesures aprs rapatriement au

systme central et au calcul de la contribution de chaque quipement au KWh par tonne

produite.

Les rsultats obtenus ont permis effectivement de suivre lvolution de la consommation par

quipement et par atelier dans le temps, et de faire des comparaisons entre les diffrents ateliers ; ce

qui permet de dresser des tableaux de bord utiles pour les utilisateurs afin de prendre des dcisions

et ragir temps en cas de surconsommation.

Cette tude est dune importance capitale dans la mesure o elle contribue la gestion de la

consommation dnergie lectrique des ateliers de production de lusine Bouskoura. Cependant

pour mieux pousser ltude il est souhaitable dtendre cette exprience lensemble des

quipements des ateliers pour une comptabilit analytique de lnergie pour matriser davantage le

cot de la production.



Abstract The project of the end of studies introduced, registers as part of rationalization and mastery of

the electrical energy consumption of production workshops, in LAFARGE MOROCCO Bouskoura

factory. The specific objective of our work is to implement instruments to measure and record

consumption of various production equipment of the plant to assess the contribution of each one in

consumed kWh. The control and optimization of the energy will be made on the basis of measures

collected. Some points are already equipped with communicating instruments of measure

(independent (central measurement), or inserted into numerical protection), the others are to identify

and to equip. All the apparatuses will have to be linked up with a central system of stocking and

treatment.

For the realization of this study, all measurements and useful information on energy (active

power and active energy, reactive power and reactive energy, power factor), given by measuring

devices, were collected and exploited.

Our mission took place in two stages:

The first stage is consecrated to the collection of informations relating to the

electricity network, to the visualization of existent situation, and to the identification of

the existent points of measure at first. In second time, the analysis of plans and

schemata, collected informations and shown situation, allowed us to identify equipment

and most consumer workshops of energy, existent instruments of measure and those to

add.

The second stage is reserved for the treatment of measurements after repatriation in

the central system, and for the counting of the contribution of every equipment in KWh

per produced ton.

Acquired results allowed, effectively, to follow the evolution of consumption by equipment

and by workshop in time, and to make comparisons between different workshops; what allows to

raise useful dashboard for the users, to make decisions and to react in case of overconsumption on

time.

This study is very important for the management of energy consumed in production

workshops of Bouskoura plant. However, to push study further, it is desirable to spread this

experience all over equipments of workshops in order to have a cost accounting energy to more

mastery production cost.



Liste des figures

Fig.1 : LAFARGE dans le monde ........................................................................................................................ 18

Fig.2 : Implantations des usines de LAFARGE au Maroc .................................................................................. 20

Fig.3 : Organigramme des diffrents secteurs de base du groupe LAFARGE Maroc ....................................... 21

Fig. 4 : Organigramme juridique de LAFARGE MAROC .................................................................................... 23

Fig.5 : rpartition du capital de Lafarge MAROC .............................................................................................. 24

Fig.6 : Rpartition des chiffres daffaires par activit de LAFARGE MAROC .................................................... 24

Fig.7 : plan de situation de LAFARGE Ciment usine de Bouskoura .................................................................. 26

Fig.8 : LAFARGE BOUSKOURA ........................................................................................................................... 26

Fig.9: Organigramme de lusine de Bouskoura ................................................................................................ 28

Fig.10 : Organigramme du service lectrique .................................................................................................. 28

Fig.11 : Composants du ciment ........................................................................................................................ 30

Fig.12 : Carrire et Concassage ........................................................................................................................ 32

Fig.13 : pr-homognisation .......................................................................................................................... 32

Fig.14 : Broyage de cru ..................................................................................................................................... 33

Fig.15 : les diffrentes tapes de la cuisson ..................................................................................................... 34

Fig.16 : Le broyage ciment ............................................................................................................................... 35

Fig.17 : Ensachage et expdition ..................................................................................................................... 36

Fig.18 : Schma gnral du processus.............................................................................................................. 36

Fig.19 : organigramme de fabrication du ciment ............................................................................................. 37

Fig.20 : principaux postes alimentant les lignes 1&2 ....................................................................................... 40

Fig.21 : quipements raccords pour la maitrise de la consommation lectrique .......................................... 41

Fig.22 : Exemple de surveillance des relais ...................................................................................................... 42

Fig.23 : surveillance dun moteur par une centrale de mesure type DIRIS-SOCOMEC .................................... 43

Fig.24 : Sepam 1000 ......................................................................................................................................... 45

Fig.25 : Echange Modbus entre un maitre et les esclaves ............................................................................... 50

Fig.26 : Sepam 2000 ......................................................................................................................................... 51

Fig.27 : Diris A 40 .............................................................................................................................................. 53

Fig.28 : raccordement dun Diris A 40 .............................................................................................................. 56

Fig.29 : Les borniers dun Diris A40 .................................................................................................................. 56

Fig.30 : Module de communication dun Diris A40 .......................................................................................... 56

Fig.31 : Raccordement des borniers de lappareil avec le rseau .................................................................... 57

Fig.32 : Raccordement de la communication RS485 ........................................................................................ 57

Fig.33 : Diris A20 ............................................................................................................................................... 58

Fig.34 : Raccordement de lappareil ................................................................................................................. 59

Fig.35 : Les borniers de Diris A20, module de communication et module sortie impulsion ........................... 59

Fig.36 : PowerLogic PM500 .............................................................................................................................. 60

Fig.37 : raccordement du power logicPM500 .................................................................................................. 60

Fig.38: Synoptique de fabrication du ciment selon la nomenclature des ateliers ........................................... 65

Fig.39 : Prsentation en 3D des diffrents postes lectriques alimentant les ateliers de production ........... 66

Fig.40 : schma lectrique de dcoupage de la ligne 1 .................................................................................... 67

Fig.41: schma lectrique de dcoupage de la ligne 2..................................................................................... 68



Fig.42 : La structure hirarchique du Modbus ................................................................................................. 75

Fig.43 : Vitesse de la transmission en fonction de la longueur du bus RS485 ................................................. 77

Fig44: Exemple de bus RS485 ........................................................................................................................... 78

Fig.45 : Principe dchange entre maitres et esclaves dans le protocole Profibus .......................................... 79

Fig.46 : Protocoles de communication dans le rseau de terrain Profibus...................................................... 80

Fig.47: niveaux des rseaux locaux industriels ................................................................................................ 83

Fig.48:architecture du systme contrle-commande de la ligne 1 .................................................................. 86

Fig.49:architecture du systme contrle-commande de la ligne 2 .................................................................. 87

Fig.50 : Architecture reliant lautomate P7 de la ligne 1 aux relais numriques ............................................. 89

Fig. 51: Architecture reliant les diffrents automates de la ligne 2 aux relais numriques ............................ 90

Fig.52 : Constituants de lautomate S7............................................................................................................ 94

Fig.53: Cration du programme S7 laide du logiciel STEP 7 ......................................................................... 95

Fig.54: Modules dentres sorties du S7 .......................................................................................................... 95

Fig.55 : Bloc OB dans un programme S7 .......................................................................................................... 96

Fig.56 : Choix dun langage dans un programme OB1 ..................................................................................... 97

Fig.57 : La fonction FC 410 du programme S7 pour les quipements de la ligne 1 ....................................... 101

Fig.58: programmation des paramtres visualiser des Sepam groupe 1 de la ligne 1 dans une fonction

FC451 .............................................................................................................................................................. 102

Fig.59 : Programmation en langage LOG du paramtre nergie active ......................................................... 104

Fig.60: Conversion de la mesure dnergie active lue par le Sepam 2000 laide du langage LIST .............. 105

Fig.61: programmation en langage LOG de courant, tension, puissances active et ractive ........................ 106

Fig.62: utilits des mesures rapatries au systme IP21 ............................................................................... 107

Fig.63: Fonctionnement du systme IP21 ...................................................................................................... 108

Fig.64:Fichier Excel donnant les mesures de la consommation lectrique des ateliers de lusine Bouskoura

........................................................................................................................................................................ 111

Fig.65: Calcul du ratio de chaque atelier ........................................................................................................ 113

Fig.66: Diagramme de Pareto dcrivant les ateliers les plus consommateurs de lusine .............................. 114

Fig.67 : Liste des paramtres visualiser dans la notice de table Jbus /Modbus accompagnant le Sepam

2000 ................................................................................................................................................................ 117

Fig.68 : Liste des paramtres visualiser dans la notice de table Jbus /Modbus accompagnant le Sepam

1000 ................................................................................................................................................................ 118



Liste des tableaux

Tab.1 : Les dates cls de lusine de BOUSKOURA ............................................................................................. 27

Tab.2 : Les lments composant les diffrents types de ciment ..................................................................... 35

Tab.3 : Transformateurs HTB/HTA de lusine LAFARGE Bouskoura ................................................................. 39

Tab.4 : Paramtres modifis lusine par rapport la configuration par dfaut du Powerlogic PM500 ....... 61

Tab.5 : Rpartition des consommateurs suivant les ateliers appartenant la ligne 1 .................................... 62

Tab.6 : Rpartition des consommateurs suivant les ateliers appartenant la ligne 1 .................................... 63

Tab.7 : comparaison entre les types de rseaux industriels ............................................................................ 82

Tab.8 : Bloc de donnes DB pour le stockage des mesure dans S7 ............................................................... 103

Tab.9 : Notice des adresses des paramtres visualiser ............................................................................... 103



Liste des abrviations

ASI Automatismes et Systmes industriels

BC Broyeur Cru

BK Broyeur Clinker

BT Basse Tension

CAN Content Addressable Network

CAP Capacitif

CDG Caisse de Dpt et de Gestion

CEI Commission Electrotechnique

Internationale

CEMAT Cement Automation

CIMR Caisse Interprofessionnelle Marocaine

de Retraites

Compress Compresseur

CPU Central Processing Unit

CRC Cyclical Redundancy Check

CV Cendres Volantes

DB Data Base

DNP Distributed Network Protocol

DP Decentralized Periphery

DTR Dpart Transformateur

E/S Entre/Sortie

ES Engineer Station

FC Fonction

FIP Factory Instrumentation Protocol

FMS Fieldbus Message Specification

HT Haute Tension

HTA Haute Tension A

IHM Interface Homme-Machine

IND Inductif

IP21 Info plus 21

LCD Liquid Crystal Display

MAP Manufacturing Automation protocol

MSA Measurement System Analysis

MT Moyenne Tension

NF Non ferm

NO Non ouvert

OB Blocs dOrganisation ONE Office Nationale dElectricit OPC OLE for Process Control

OS Operating System

OSI Open Systems Interconnection

PC Personnel Computer

PER Partial Equivalence Relation

PF Facteur de Puissance

RMS Root Mean Square

RTU Road to Ubuntu

SFT Software

SNI Socit Nationale

dInvestissement SRV Serveur

TC Transformateur de Courant

THD Taux de Distorsion Harmonique

TOR Tout Ou Rien

TR Transformateur

TT Transformateur de Tension

VAT Table des Variables

VBA Visual Basic for Applications

VE Ventilateur exhaure

Ventil Ventilateur

VV Variateur de vitesse



Sommaire Ddicaces ..................................................................................................................................... 2

Remerciements ............................................................................................................................. 3

............................................................................................................................................ 4

Rsum ........................................................................................................................................ 5

Abstract ....................................................................................................................................... 6

Liste des figures ........................................................................................................................... 7

Liste des tableaux ......................................................................................................................... 9

Liste des abrviations ................................................................................................................. 10

Introduction ............................................................................................................................... 15

Mthodologie suivie ................................................................................................................... 16

Chapitre I : Prsentation de lenvironnement du projet ............................................................... 17

I-1-Prsentation de LAFARGE Groupe .......................................................................................................... 18

I-2-Prsentation de LAFARGE MAROC ......................................................................................................... 19

I-3-Les Actionnaires de LAFARGE MAROC .................................................................................................... 23

I-3-1-Organigramme juridique de LAFARGE ............................................................................................. 23

I-3-2- Rpartition du Capital de LAFARGE ................................................................................................ 24

I-4-Prsentation de lusine de LAFARGE de Bouskoura ............................................................................... 25

I-4-1-Les dates cls ................................................................................................................................... 27

I-4-2-Organigramme de lentreprise ........................................................................................................ 28

I-5-Procd de fabrication du ciment .......................................................................................................... 29

I-5-1-Origine du ciment ............................................................................................................................ 29

I-5-2-Dfinition du Ciment........................................................................................................................ 30

I-5-3-Prsentation des diffrentes tapes de fabrication du ciment ....................................................... 31

I-5-3-1-Exploitation de la carrire ........................................................................................................ 31

I-5-3-2- Le concassage .......................................................................................................................... 31

I-5-3-3-La pr-homognisation........................................................................................................... 32

I-5-3-4-Le broyage du cru ..................................................................................................................... 32

I-5-3-5-La cuisson ................................................................................................................................. 33

I-5-3-6-Broyage du ciment.................................................................................................................... 35

I-5-3-7-Ensachage et expdition........................................................................................................... 36

I-5-4-Schma gnral du processus ......................................................................................................... 36

I-5-5-Organigramme de fabrication du ciment ........................................................................................ 37

Chapitre II : Etude de la distribution lectrique de lusine ............................................................ 38



II-1-Introduction ........................................................................................................................................... 39

II-2-Rpartition de lalimentation au niveau des postes MT de lusine de Bouskoura ................................ 39

II-3-Gestion de lnergie lectrique .............................................................................................................. 41

II-3-1-Introduction .................................................................................................................................... 41

II-3-2-tarification ...................................................................................................................................... 41

II-3-3-Comptage de lnergie.................................................................................................................... 42

II-3-4-Surveillance ..................................................................................................................................... 42

II-3-5-Contrle commande ....................................................................................................................... 43

II-3-6-Mesures et protections .................................................................................................................. 43

II-3-6-1-Introduction ............................................................................................................................. 43

II-3-6-2-les relais numriques type SEPAM 1000 ................................................................................. 44

II-3-6-2-1-Prsentation ..................................................................................................................... 44

II-3-6-2-2-Dfinition .......................................................................................................................... 45

II-3-6-2-3-Les principales fonctions de lappareil de mesure ........................................................... 45

II-3-6-2-4-La fonction de mesure des diffrents paramtres visualiser ........................................ 46

II-3-6-2-5-Types de communication ................................................................................................. 49

II-3-6-3-Les relais numriques SEPAM 2000 ........................................................................................ 51

II-3-6-4-Les centrales de mesure type DIRIS A40 ................................................................................. 53

II-3-6-4-1-Prsentation de lappareil ................................................................................................ 53


II-3-6-4-3-Protocole de communication utilis par lappareil .......................................................... 55

II-3-6-4-4-Raccordement de lappareil ............................................................................................. 56

II-3-6-5-Les centrales de mesure type DIRIS A20 ................................................................................. 57

II-3-6-5-1-Prsentation ..................................................................................................................... 57


II-3-6-5-3-Protocole de communication utilis par lappareil .......................................................... 59

II-3-6-5-4-Raccordement de lappareil ............................................................................................. 59

II-3-6-6-les centrales de mesure type PowerLogic PM500................................................................... 60

II-3-6-6-1-Raccordement .................................................................................................................. 60

II-3-6-6-2-Protocole de communication utilis par lappareil et la programmation ........................ 60

II-4-Rpartition des quipements MT selon les lignes ................................................................................. 61

II-4-1- Rpartition des consommateurs suivant les ateliers appartenant la ligne 1 ............................ 61

II-4-2-Rpartition des consommateurs suivant les ateliers appartenant la ligne 2 .............................. 62

II-5-schmas lectriques de dcoupage ....................................................................................................... 64



II-5-1-prsentation en 3D de lemplacement des postes dalimentation .............................................. 64

II-5-2-schma lectrique de dcoupage de la ligne 1 .............................................................................. 67

II-5-3-schma lectrique de dcoupage de la ligne 2 .............................................................................. 68

II-6-Identification des besoins en mesure dnergie et mise niveau du parc existant .............................. 69

Chapitre III : Etude de larchitecture contrle-commande ............................................................ 71

III-1-INTRODUCTION ..................................................................................................................................... 72

III-2-la communication industrielle .............................................................................................................. 72

III-2-1- Contrle commande .................................................................................................................... 72

III-2-2-Les couches OSI ............................................................................................................................. 73

III-2-3-Les donnes transmises ................................................................................................................. 74

III-2-4- Le support de communication ...................................................................................................... 74

III-2-5- Les protocoles de communication ................................................................................................ 74

III-2-5-1- Le protocole JBUS/MODBUS ................................................................................................. 75

III.2.5.1.1.Prsentation ..................................................................................................................... 75

III.2.5.1.2.composition des trames de communication .................................................................... 76

III .2.5.1.3.Le bus RS485 pour le protocole JBUS /MODBUS ............................................................ 77

III-2-5-1-4-Paramtrages : ................................................................................................................ 78

III-2-5-1-5-Les mdias de communication pour le protocole JBUS/MODBUS ................................. 78

III.2.5.2.Le protocole PROFIBUS ........................................................................................................... 79

III.2.5.2.1. Prsentation .................................................................................................................... 79

III.2.5.2.2.Fichier GSD ....................................................................................................................... 80

III.2.5.2.3.Les diffrentes dclinaisons ............................................................................................. 80

III.2.5.2.4 Le bus pour le protocole PROFIBUS ................................................................................. 81

III-3- Les rseaux locaux industriels ............................................................................................................. 82

III-3-1-Dfinitions ...................................................................................................................................... 82

III-3-2 systme contrle commande de lusine de BOUSKOURA ............................................................. 85

III-3-2-1-Automates grant lusine de Bouskoura ................................................................................ 85

III-3-2-2-les architectures des systmes contrle-commande des lignes 1 & 2 ................................... 86

III-3-2-3-les stations sur les rseaux ..................................................................................................... 87

III -3-3- ltablissement de larchitecture reliant les automates aux relais numriques et centrales de

mesure ...................................................................................................................................................... 88

Chapitre IV: Rapatriement dans le systme contrle-commande de lensemble des mesures lectriques

.................................................................................................................................................. 92

IV-1-Introduction .......................................................................................................................................... 93

IV-2-Le logiciel STEP 7 ................................................................................................................................... 93



IV-2-1-introduction ................................................................................................................................... 93

IV-2-2-Crer son projet ............................................................................................................................. 93

IV-2-3-Le programme ............................................................................................................................... 96

IV-2-4- Transfert vers lautomate ............................................................................................................. 98

IV-3- La mise en communication entre les Sepam 2000(esclaves) et le maitre superviseur (lautomate

P7)................................................................................................................................................................. 99

IV-4-Exemple de programmation du relais numrique type SEPAM 2000 ................................................ 101

IV-5-Archivage des mesures sur le serveur IP21 ........................................................................................ 107

IV-5-1-Prsentation du systme IP21 ..................................................................................................... 107

IV-5-1-1-Dfinition et caractristiques ............................................................................................... 107

IV-5-1-2-Fonctionnement du systme IP21 (liaison du systme IP21 avec les relais numriques et

centrales de mesure) : ........................................................................................................................ 108

IV-5-1-3-Proprits ............................................................................................................................. 109

IV-5-2 prsentation du logiciel Aspen Process Explorer......................................................................... 109

IV-5-2-1-Dfinition .............................................................................................................................. 109

IV-5-2-2-Les Caractristiques de Aspen Process Explorer .................................................................. 109

IV-5-2-3-Avantage : ............................................................................................................................ 110

IV-6-Saisie et affichage des consommations .............................................................................................. 110

IV-7-Traitement et exploitation des mesures ............................................................................................ 112

Conclusion ................................................................................................................................ 115

Bibliographie ............................................................................................................................ 116

ANNEXES ............................................................................................................................... 117



Introduction La mondialisation, la concurrence accrue des industries, les cots galopants dnergie

thermique et lectrique au niveau mondial, la demande croissante dnergie par les industriels, le

souci de matriser le cot de production, tels sont les motifs qui ont conduit la proposition du sujet

qui sintitule Gestion de la consommation lectrique des ateliers de production de lusine de

Bouskoura , objet de notre projet de fin dtudes.

En effet dans le processus continuel de lunivers industriel aux divers facteurs endognes et

exognes, la composante industrielle occupe une place privilgie pour participer la gestion

rationnelle dnergie et sinscrire dans la politique du secteur lectrique du royaume [efficacit

nergtique]. Pour cette raison, mais aussi pour matriser les cots de production, le milieu

industriel cherche grer son nergie lectrique afin de dterminer au mieux sa tarification,

lexploitant devra estimer prcisment ses besoins pour mettre en place la tarification la plus

adapte.

La gestion de lnergie lectrique dune usine de la taille de LAFARGE Bouskoura

commence par le comptage des consommations lectriques :

Le compteur gnral de lusine, plac au niveau du point de raccordement au rseau

du distributeur (ONE) fournit la consommation globale ncessaire la facturation. Son

suivi est ncessaire pour ladaptation de la puissance souscrite la puissance appele et

la correction ventuelle du facteur de puissance .Mais il nest pas suffisant pour donner

les informations ncessaires la matrise de la rpartition de la consommation au sein

de lusine.

Les compteurs divisionnaires sont placs en tte des dparts dalimentation des

quipements qui concourent la production. Le suivi de ces compteurs, corrl la

production permet de juger la consommation de lquipement et prendre, au besoin, les

mesures de rductions dnergie (Adoption du fonctionnement lusage).Par ailleurs

une surconsommation est souvent synonyme dune dgradation qui sera localise et

rpare.

Pour rpondre cet objectif de la gestion de la consommation dnergie, lquipe de lusine

de Bouskoura nous a propos ce projet qui consiste gnraliser et exploiter les compteurs

divisionnaires pour la matrise de la quantit dnergie KWh consomme pour la fabrication dune

tonne de ciment et la contribution de chaque atelier de production (concassage, broyage, cuisson, ..)

cette consommation.



Mthodologie suivie

Nous avons procd comme suit :

Nous avons commenc par ltude de linstallation lectrique de lusine en vue didentifier les

consommateurs importants dnergie lectrique. La synthse de cette tude est prsente au

Chapitre II du prsent rapport.

Nous avons ensuite tudi larchitecture contrle-commande (CEMAT v4.11 et CEMAT

v6.0) et les diffrents types de communication (Modbus et Profibus) avec les relais numriques de

protection des consommateurs, qui permettra ltablissement dune architecture globale intgrant la

fonction mesure dnergie. Cette tude est prsente au chapitre III.

Nous avons enfin tudi et programm le transfert des mesures des diffrents compteurs

(existants et rajouts) vers le systme de contrle-commande : courant, tension, nergie active,

nergie ractive... Cette phase est dcrite dans le chapitre IV.

Le traitement des mesures a consist :

Larchivage de toutes les mesures sur le serveur IP21

La vrification des valeurs de mesure pour chaque atelier

La gnration sous Excel des rapports journaliers de consommation lectrique par

atelier

Le calcul de la consommation KWh/t.

Nous avons achev notre rapport dtude par une conclusion en guise de synthse.

Chapitre I : Prsentation de lenvironnement du projet


Chapitre I :

Prsentation de

lenvironnement du

projet

Sommaire :

I-1-Prsentation de LAFARGE Groupe

I-2-Prsentation de LAFARGE MAROC

I-3-Les Actionnaires de LAFARGE MAROC

I-4-Prsentation de lusine de LAFARGE

Bouskoura

I-5-Procd de fabrication du ciment



I-1-Prsentation de LAFARGE Groupe

Le groupe LAFARGE est un hritier dune longue tradition et dun savoir-faire

exceptionnel dans les matriaux de construction. Depuis plus de 160 ans le groupe LAFARGE

sest dvelopp en France dabord, puis en Amrique du nord et du sud, et progressivement sur

tous les continents. Lhistoire de LAFARGE a t marque par une forte expansion et

largissement de ses activits. Aujourdhui elle occupe la position de leader par excellence

travers ses produits : Ciment (n1 mondial), Granulats (n1 mondial), Btons (n3 mondial), et

Pltre (n3 mondial), et qui mettent en uvre des programmes damlioration de performances,

des actions de rduction des cots, damlioration de la qualit des produits et des services rendus

aux clients.

Fig.1 : LAFARGE dans le monde

En 2009, il a ralis un chiffre daffaires de 15,884 milliards deuros et un rsultat net de

736 millions deuros.



I-2-Prsentation de LAFARGE MAROC



Leader sur le march cimentier du Maroc et adoss un groupe de renomme

internationale, le groupe LAFARGE MAROC occupe une place privilgie parmi les grandes

multinationale du pays.

En 1930, LAFARGE simplante au MAROC en crant la premire cimenterie dun pays

Casablanca, principal march jusqu lors de la consommation de ciments.

Quelques annes plus tard, le groupe se dveloppe et cre une deuxime cimenterie

Mekns. Entre 1982 et 1984, il fait acquisition de deux autres cimenteries dans le nord du pays

(Ttouan et Tanger), une usine de pltre Safi et neuf centrales btons (BPE).

Il fallait attendre le 10 juin 1995 pour que la naissance du groupe LAFARGE MAROC

voit le jour lors de la signature dune convention de partenariat entre la SNI (socit nationale

dinvestissement) et le groupe LAFARGE qui aboutit la mise en uvre dun holding

(50%LAFARGE et 50% SNI).

La consquence immdiate de cet accord fut la dotation du groupe dune structure

financire forte avec augmentation du capital qui slve jusqu 1.5 milliards de dirhams.

Premier cimentier marocain, Lafarge Maroc dispose d'une capacit de production suprieure 6,5

millions de tonnes par an et dtient plus de 42 % de part de march.

Fig.2 : Implantations des usines de LAFARGE au Maroc



Usine du

CIMENT

Usine de TETOUAN

Usine de

BOUSKOURA

Usine de

TANGER

Usine de

MEKNES

CPJ35

CPJ45

CPJ35

CPJ45

CPJ35

CPJ45

CPJ35

CPJ45

CPA55

CPJ45

CPA55

Ciments Hautes

Performances

Ciments

Usuels

Ciments

Blancs

Lafarge Maroc est prsent dans quatre autres activits: le pltre, le bton, les granulats et la

chaux :

Ciment

4 914 millions de Dirhams de CA consolid en 2008 770 collaborateurs en 2008 Activit : Production de ciment Implantation : Casablanca, Mekns, Tanger et Ttouan

Fig.3 : Organigramme des diffrents secteurs de base du groupe LAFARGE Maroc



Bton :

478 millions de Dirhams de CA en 2008 139 collaborateurs en 2008 Activit : Fabrication de btons prts l'emploi Implantation : Plus de 20 centrales bton : Casablanca, Berrechid, Rabat, sal, Tanger, Mekns, El Jadida, Ttouan et El Jorf el Asfar...

Granulats :

40 millions de Dirhams de CA en 2008 40 collaborateurs en 2008 Activit : Production de Granulats. Implantation : Casablanca

Pltre :

100 millions de Dirhams de CA en 2008 82 collaborateurs en 2008 Activit : Fabrication de pltre de construction et de moulage, de carreaux de pltre standards et hydrofuges, de dalles pour plafond et

de mortier de pltre.

Implantation : Safi

Chaux

31 millions de Dirhams de CA en 2007 22 collaborateurs en 2007 Activit : Fabrication de chaux industrielle (chaux vive et chaux hydrate) Implantation : Ttouan



I-3-Les Actionnaires de LAFARGE MAROC

I-3-1-Organigramme juridique de LAFARGE

Lorganisation de LAFARGE MAROC est structure comme suit :

Direction dexploitation, direction de contrle et stratgie, direction de ressources humaines,

direction technique, direction administrative et financire et une direction de dveloppement.

Fig. 4 : Organigramme juridique de LAFARGE MAROC

Cette organisation a pour objet la rduction des cots de production par gestion intgre des

approvisionnements de la production et des circuits de distribution des quatre usines. La socit a

poursuivi le renforcement de ses ressources humaines par lembauche de cadres qualifis dont le

nombre est pass de 53 121 en 4 ans ; cette politique a pour objet le dveloppement des

comptences inities, et vise accompagner la mise niveau technologique des usines et les

changements organisationnels introduits pour amliorer lefficacit et la ractivit de LAFARGE

MAROC, ainsi elle se traduit par leffort soutenu en matire de recrutement et de formation.



I-3-2- Rpartition du Capital de LAFARGE

Fig.5 : rpartition du capital de Lafarge MAROC

La rpartition des chiffres daffaires par activit est reprsente comme suit :

Fig.6 : Rpartition des chiffres daffaires par activit de LAFARGE MAROC

Toiture15%

Pltre8%

Matriaux de

spcialits12%

Ciments35%

Granulats et Bton

30%

Toiture Pltre

Matriaux de spcialits Ciments

Granulats et Bton



I-4-Prsentation de lusine de LAFARGE de Bouskoura

RAISON SOCIALE : Lafarge Ciment.

FORME JURIDIQUE : Socit anonyme.

CAPITAL : 467.430.500 Dhs.

R.C : 40779.

C.N.S.S : 1098343.

T.V.A : 620800.

ADRESSE DUSINE : 30 Km sud-ouest Casablanca ,17Km Bouskoura.

TEL. : 05-22-33-45-72 / 05-22-33-73-74.

FAX : 05-22-33-45-750 / 05-22-33-42-80.

ACTIVITE DE LA SOCIETE : Fabrication et commercialisation du ciment.



Fig.7 : plan de situation de LAFARGE Ciment usine de Bouskoura

L'usine de BOUSKOURA est la plus importante unit de production dans le pays en termes

de capacit. Cest aussi la seule usine qui dispose dun atelier de broyage et densachage de ciment

blanc au Maroc. La capacit de l'usine, est passe de 2.000.000 de tonnes de ciment par an en

2004, 3.000.000 de tonnes par an en 2006 grce l'extension de la seconde ligne de production.

Fig.8 : LAFARGE BOUSKOURA



I-4-1-Les dates cls

Dates Evnement s 1983 -Dmarrage de lusine constitue

dune seule ligne avec une capacit de production de 1.200. 000 tonnes.

1993 -Dmarrage de la deuxime ligne de

cuisson (800 000 tonnes) portant la

capacit de production de l'usine de

2.000.000 tonnes de ciment par an;

elle devient ainsi la plus grande

cimenterie du pays.

1999 -Lancement de la production de

ciment blanc avec une unit de

broyage et d'ensachage

2004 -Certification ISO 9001 (qualit)

version 2000. -Lancement du projet

d'extension de la ligne 2 pour porter

la capacit annuelle de production 3

millions de tonnes.

2005 -Dmarrage de l'atelier de

palettisation. -Certification ISO

14001 (environnement).

2006 -Dmarrage des ateliers concerns

par le projet de l'extension de la ligne

2.

Tab.1 : Les dates cls de lusine de BOUSKOURA



I-4-2-Organigramme de lentreprise

Lusine de LAFARGE BOUSKOURA est organise de la manire suivante :

Fig.9: Organigramme de lusine de Bouskoura

Fig.10 : Organigramme du service lectrique



I-5-Procd de fabrication du ciment

I-5-1-Origine du ciment

Ciment : du latin caementum, qui signifiait "pierre naturelle, non taille". Le ciment est un

liant hydraulique, une matire inorganique finement moulue qui, gche avec de leau, forme une

pte qui fait prise et durcit en raction au processus dhydratation. Aprs durcissement, cette pte

conserve sa rsistance et sa stabilit, mme sous leau. Le ciment est un constituant de base du

bton.

Les ciments hydrauliques furent d'abord invents par les gyptiens (le mlange de chaux,

d'argile, de sable et d'eau est un trs vieux procd de construction ; en effet, les Egyptiens

l'utilisaient dj 2600 ans avant JC), puis amliors par les civilisations suivantes par l'utilisation

de chaux. Plus tard, les Romains les renforcrent avec des cendres pouzzolaniques volcaniques et

des briques piles obtenant ainsi un liant hydraulique, intermdiaire entre une chaux et un

vritable ciment. Ce liant rend possible la construction de grands ouvrages tels les arnes, les

thermes, les amphithtres ou les aqueducs ; dont certains sont encore, de nos jours, parfaitement

conservs.

C'est au 18me sicle que sont produites les premires chaux hydrauliques proches des

ciments modernes, principalement du fait des progrs raliss dans les procds de cuisson. En

1759, l'Anglais John Smeaton produit un mortier aussi dur que de la pierre en mlangeant des

chaux hydrauliques et des cendres volcaniques.

Le Franais Louis Vicat dcouvre en 1817 les principes chimiques des ciments et dfinit les

rgles de fabrication du ciment hydraulique. Il est considr comme l'inventeur du ciment

moderne.

C'est l'Anglais Joseph Aspdin qui fait breveter en 1824 le ciment Portland, obtenu partir

d'un procd de calcination combinant la cuisson de calcaire et d'argile dans des fours aliments

au charbon. La dnomination Portland, due la similarit de couleur et de duret avec la pierre de

Portland (Sud de l'Angleterre), est l'heure actuelle toujours employe dans l'industrie.

Les Ciments Portland sont des liants hydrauliques composs principalement de silicates de

calcium hydrauliques, qui font prise et durcissent en vertu d'une raction chimique l'eau appele

hydratation. Lorsqu'on ajoute la pte (ciment, air et eau) aux granulats (sable, gravier, pierre

concasse ou autre matriau granulaire), elle agit comme une colle et lie ensemble les granulats



pour former une masse semblable de la pierre. Le bton, le matriau le plus polyvalent et le plus

rpandu qui existe.

Au Maroc, une premire cimenterie voit le jour en 1913, Casablanca. Elle a t difie en

plein centre ville et transfre depuis, la priphrie de la ville en vue de son extension de

capacit.

I-5-2-Dfinition du Ciment Le ciment est un lien hydraulique constitu dune poudre minrale, daspect gristre,

obtenue par broyage et cuisson 1450 C dun mlange de calcaire et dargile.

Le produit de la cuisson, appel clinker, forme une combinaison de chaux, de silice,

dalumine et doxyde ferrique. Le ciment rsulte du broyage de clinker et de sulfate de calcium

ajout gnralement sous forme de gypse. Il forme avec leau une pte plastique faisant prise et

durcissant progressivement, mme labri de lair, notamment sous leau.

Fig.11 : Composants du ciment



Les constituants anhydres, prsents sous forme de cristaux polygonaux assez rguliers et

homognes, se combinent leau et se dcomposent. En shydratant, ils recristallisent, prenant des

formes trs varies : aiguilles, btonnet, prismes, divers Ces cristaux adhrent aux adjuvants

granuleux du bton : sable, gravier, caillouxcest lhydratation qui constitue le ciment.

I-5-3-Prsentation des diffrentes tapes de fabrication du ciment

I-5-3-1-Exploitation de la carrire

La cimenterie de LAFARGE Bouskoura dispose de carrires fournissant deux matires

premires : le calcaire riche en carbonates de calcium CaCO3 et le schiste contenant des

pourcentages importants de silice SiO2, dalumine Al2O3, et doxyde de fer Fe2O3.

Les matires premires sont extraites des parois rocheuses dune carrire ciel ouvert par

abattage lexplosif ou la pelle mcanique. La roche est reprise par des dumpers vers un atelier

de concassage. Pour produire des ciments de qualits constantes, les matires premires doivent

tre trs soigneusement chantillonnes, doses et mlanges de faon obtenir une composition

parfaitement rgulire dans le temps.

I-5-3-2- Le concassage Lopration de concassage a pour but de rduire la granulomtrie des blocs de pierre en

fragments de faibles dimensions (25 40 mm).

Elle assure galement un certain mlange des matires premires arrivant de la carrire et

contenant de fortes proportions des lments suivants : CaCO3, Fe2O3, SiO2 et des traces dautres

lments.

En effet, le calcaire et le schiste transports par les camions sont dchargs dans une trmie

qui est relie un alimentateur vitesse variable qui permet de rguler le dbit dalimentation.

La matire passe par deux tages de concassage, dont le premier est un concasseur deux

mchoires, lune fixe et lautre mobile monte sur un support articul et mis en mouvement par un

mcanisme de bielle et de double volet; et le deuxime, un concasseur marteaux. Les deux

concasseurs traitent jusqu 1100 t/h.



Les matires concasses sont ensuite stockes par qualits dans le hall de stockage de

lusine.

Carrire

Concassage

Fig.12 : Carrire et Concassage

I-5-3-3-La pr-homognisation

Aprs concassage, la matire crue prsente toujours des fluctuations importantes dans sa

composition, c'est pourquoi elle est introduite dans une tour dchantillonnage puis stocke dans

linstallation de pr homognisation.

Echantillonnage

Pr-homognisation

Fig.13 : pr-homognisation

I-5-3-4-Le broyage du cru

Les matires premires pr homognises doivent tre finement broyes pour tre

chimiquement plus ractives au cours de leur cuisson dans le four, elles passent donc dans des

doseurs alimentant un broyeur scheur (il ne doit pas pratiquement subsister de particules de

dimensions suprieures 0.2 mm).



La fonction du schage est ncessaire car le broyage ne peut seffectuer que dans la mesure

o la matire ne sagglomre pas sous leffet conjugu de son humidit et du compactage produit

par les outils de broyage.

En plus du schage et de la fragmentation, le broyeur assure un mlange intime entre les

diffrents minerais apports par les matires premires et les ajouts de correction en faibles

proportions.

A la fin du broyage, la matire est dirige vers un sparateur qui slectionne les particules

selon leur grosseur.

Homognisation

Broyeur cru

Fig.14 : Broyage de cru

I-5-3-5-La cuisson

On entend par cuisson le processus de transformation de la matire crue en clinker par un

apport thermique suffisant pour obtenir des ractions chimiques compltes conduisant

llimination presque totale de chaux non combine.

Pour amliorer le bilan thermique, des changeurs cyclone sont utiliss en amont du four

pour prchauffer la farine une temprature aux environs de 900C. Le transfert de la chaleur

dans les cyclones est d lchange entre les gaz chauds sortant du four et le cru circulant contre

courant, ce qui permet la dcarbonation du carbonate de calcium pour donner la chaux (CaO)

avec dgagement du gaz carbonique (CO2). Ce processus est appel pr-calcination.



Fig.15 : les diffrentes tapes de la cuisson

A lextrmit du four, outre les dispositifs dinjection des combustibles, se trouve le

refroidisseur. Ce refroidisseur permet de rcuprer la plus grande partie de la chaleur contenue

dans le clinker la sortie du four en vue de sa recirculation vers dautres parties de lusine ayant

besoin de source chaude.

Le refroidisseur assure donc trois fonctions principales :

Refroidir le clinker sortant du four,

Rcuprer le maximum de chaleur contenue dans le clinker,

Assurer la trempe du clinker par un refroidissement nergtique et rapide.



I-5-3-6-Broyage du ciment

Aprs refroidissement, les granules de clinker sont ensuite broys avec addition de gypse.

Cette addition a pour but de rgulariser la prise du ciment, notamment de ceux qui contiennent des

proportions importantes daluminate tricalcique et aussi de confrer au ciment des proprits

spcifiques correspondant aux diffrentes qualits du ciment (CPJ 35 ; CPJ 45 ; CPA 55 et blanc

45).

Dsignation du

type de ciment

Clinker % Calcaire % Cendres

Volantes %

Gypse%

CPA 55 94,36 0 0 5,64

CPJ 45 66.34 24 6.52 3.14

CPJ 35 58.29 35.6 3.21 2.8

Blanc 45 74 23 0 3 Tab.2 : Les lments composant les diffrents types de ciment

Le clinker est le composant de base du ciment, cela dit, selon le type de ciment, diffrents

produits sont ajouts pour apporter des proprits supplmentaires. Le gypse confre au ciment un

temps de prise moins lent, le calcaire augmente la rsistance du produit, et les cendres volantes

sont utilises pour des ciments de prise mer.

Fig.16 : Le broyage ciment

Le ciment blanc a des caractristiques physiques similaires celles du ciment gris. La

couleur de ce ciment provient de la craie blanche.



I-5-3-7-Ensachage et expdition

A la sortie du broyeur, le ciment est transport vers des silos de stockage partir desquels il

est expdi soit en sacs, soit en vrac, par camions ou par voie ferre.

Atelier broyage cru

Atelier ensachage et expdition

Fig.17 : Ensachage et expdition

I-5-4-Schma gnral du processus On peut rsumer toutes les tapes de la fabrication du ciment dans lorganigramme et le

schma ci dessous :

Fig.18 : Schma gnral du processus



I-5-5-Organigramme de fabrication du ciment

Fig.19 : organigramme de fabrication du ciment

Chapitre II : Etude de la distribution lectrique de lusine


Sommaire :

II-1-Introduction

II-2-Rpartition de lalimentation au niveau

des postes MT de lusine de Bouskoura

II-3-Gestion de lnergie lectrique

II-4-Rpartition des quipements MT selon

les lignes

II-5-schmas lectriques de dcoupage

II-6-Identification des besoins en mesure

dnergie et mise niveau du parc existant




II-1-Introduction

Un rseau lectrique est un ensemble d'infrastructures permettant d'acheminer l'nergie

lectrique des centres de production vers les consommateurs d'lectricit.

Il est constitu de lignes lectriques exploites diffrents niveaux de tension, connectes

entre elles dans des postes lectriques.

Dautre part le rseau lectrique doit assurer la gestion dynamique de l'ensemble production

- transport - consommation, mettant en uvre des rglages ayant pour but d'assurer la stabilit de

l'ensemble.

Cest pour apprhender tous ces aspects dans lusine LAFARGE-Bouskoura, que nous

avons commenc par des visites lensemble des postes lectriques du site. Nous avons pu

dcouvrir les diffrents quipements et visualiser le rseau de distribution de llectricit.

II-2-Rpartition de lalimentation au niveau des postes MT de lusine de

Bouskoura

Le rseau lectrique LAFARGE de Bouskoura est aliment par deux lignes 60kV

provenant du poste ONE de (Douarat, Bouskoura) permettant lalimentation de lensemble des

ateliers de lusine travers trois transformateurs dont TR1, TR2 et TR3 exploit pour le secours.

Transformateur Puissance

TR1 30 MVA

TR2 28 MVA

TR3 (secours) 25 MVA Tab.3 : Transformateurs HTB/HTA de lusine LAFARGE Bouskoura

Comme le montre le schma ci dessous, les transformateurs TR1 et TR2 alimentent les

deux principaux postes HTA : P0 et P10.

Chacun de ces postes alimente une ligne de production constitue des ateliers: concassage,

Broyage cru, Cuisson, Refroidisseur, Broyage Charbon, Broyage ciment et ensachage.

Ces postes contiennent des dparts vers des sous stations comme le cas des postes P1 et

PBK5 drivant du P0 qui alimentent respectivement les ateliers du concassage 1 et du broyage



ciment blanc , et les postes P1bis, PBK4 et PBK3, aux dparts situs dans le P10 ,alimentant

respectivement les ateliers du broyage ciment 4, 3 et du concassage 2.

Poste 60 KV

Dpart 60 KV DOUARAT Dpart 60 KV BOUSKOURA

N248 N250

Poste de sectionnement

TR1 TR2

60KV/5,5KV 60KV/ 5,5KV

30MVA - 28MVA

Ligne 1 Ligne 2

Fig.20 : principaux postes alimentant les lignes 1&2

Dautre part, lusine de BOUSKOURA possde un parc de groupes lectrognes assurant la

continuit du service en cas de coupure de llectricit.

Poste P 0 Poste P 10

Poste P 1 Poste P BK5 Poste P 1bis Poste P BK4 Poste P BK3



II-3-Gestion de lnergie lectrique

II-3-1-Introduction

Contrairement la dernire dcennie, nous entrons dans une priode o grer lnergie est

une obligation tant sur le plan environnemental que le plan conomique. En effet, les cots

dnergie ont augment de faon considrable et ont un impact direct sur le prix de revient des

produits et des frais de fonctionnement. Cette nouvelle dmarche impose une connaissance

approfondie des processus, de lorganisation du travail dans lentreprise et la maitrise des cots

dnergie calculs partir dune tarification. Celle-ci permettra le calcul du cot de lnergie en

fonction de la puissance de linstallation.

II-3-2-tarification

Pour apporter lexploitant un maximum dinformations ncessaires loptimisation de sa

tarification et la maitrise des consommations, il devra mettre en place aux endroits stratgiques

de linstallation lectrique (transformateur, moteurs) des instruments de mesure intgrs aux

relais numrique (type SEPAM SHNEIDER) ou sous forme de centrales de mesure (type DIRIS-

SOCOMEC ou POWERLOGIC-SHNEIDER) .Ces quipements seront de type communicants et

raccords pour centraliser et grer les consommations via un logiciel de supervision.

Fig.21 : quipements raccords pour la maitrise de la consommation lectrique

Une fois les quipements de mesure installs, lexploitant pourra mettre en place les actions

defficacit nergtique et en mesurer limpact. Par exemple :



- Anticiper le dmarrage de certaines machines pendant les heures creuses avant

larrive du personnel,

- Optimiser et amliorer lutilisation des automatismes, des sources dnergie ou

encore du fonctionnement des moyens de production.

Dans tous les cas, ces quipements sadapteront parfaitement des applications industrielles.

De leur qualit dpendra leur prcision de mesure des courants et des tensions et du calcul des

nergies.

La gestion efficace de lnergie repose sur les quatre paramtres suivants: Le comptage de

lnergie, la surveillance, le contrle commande et la qualit de lnergie.

II-3-3-Comptage de lnergie

Tout systme lectrique utilisant le courant alternatif sinusodal met en jeu deux formes

dnergie : lnergie active (KWh) et lnergie ractive (KVARh). Dans les processus industriels

utilisant lnergie lectrique, seule lnergie active est transforme au sein de loutil de production

en nergie mcanique, thermique ou lumineuse. Elle peut tre positive ou ngative si linstallation

est capable de produire des KWh (une installation photovoltaque par exemple).

Lautre, lnergie ractive, sert notamment lalimentation des circuits magntiques des

machines lectriques (moteurs, autotransformateurs, etc.).Par ailleurs, certains constituants des

rseaux lectriques de transport et de distribution (transformateurs, lignes, etc.) consomment

galement dans certains cas de l'nergie ractive.

II-3-4-Surveillance

Cette fonction de surveillance permet de surveiller les principales grandeurs lectriques

pour :

Protger les machines,

Dtecter les coupures de tension,

Dtecter les surcharges anormales de

transformateurs, de dparts,

Dtecter les sous-charges de moteur (rupture

de courroie, fonctionnement vide..).

Pour chaque alarme, on doit programmer :

Fig.22 : Exemple de surveillance des relais



Le seuil haut > valeur haute de dclenchement,

Le seuil bas > valeur basse de dclenchement,

Lhystrsis > valeur de retour ltat normal,

Le relais > mode de travail en NO / NF,

La temporisation > temporisation lenclenchement du relais.

II-3-5-Contrle commande

Il sagit des systmes informatiques et

automatismes ncessaires au fonctionnement

du systme lectrique et sa conduite.

Les quipements sont installs au plus prs des

installations de puissance (postes de transport,

centre de production) pour la conduite en local et la

protection des personnes et des biens.

II-3-6-Mesures et protections

II-3-6-1-Introduction

Un rseau lectrique comporte trois parties :

Les units de production, charges de fournir l'nergie au rseau ;

Le rseau de transport haute tension, charg de transporter massivement l'nergie

sur de grandes distances et d'assurer l'interconnexion entre les centrales de

production ;

Les rseaux de distribution moyenne et basse tension, chargs de livrer l'nergie

aux utilisateurs.

Dans l'une ou l'autre de ces parties, chaque rseau peut tre l'objet d'incidents, tels que

panne, fonctionnement aberrant, fuite ou court-circuit d une cause externe. C'est pourquoi toute

une panoplie d'appareils est installe pour viter que ces incidents ne dtruisent l'ouvrage, ou ne

compromettent la qualit de fourniture d'nergie. Parmi eux, nous distinguons trois catgories :

Les relais de protection (ou simplement protections) chargs de mettre hors tension

la partie malade du rseau ;

Fig.23 : surveillance dun moteur par une centrale de mesure type DIRIS-SOCOMEC



Les automates chargs d'effectuer les manuvres automatiquement et surtout sans

dlais ;

Les quipements de surveillance chargs de collecter des informations et de les

envoyer aux personnes charges de conduire le systme.

La qualit de fonctionnement de ces appareils et plus particulirement des protections, est

toujours primordiale. Elle peut cependant tre apprcie de manire diffrente suivant que lon

sintresse lune ou lautre des trois parties du systme.

Les relais numriques mis en place Lafarge Bouskoura, pour la protection de linstallation,

sont les relais de type Sepam 1000 (SHNEIDER).ils intgrent la fonction de mesure dnergie qui

nous intresse ici. Les autres appareils de mesure dnergie utiliss sont de type centrales DIRIS

(SOCOMEC) ou POWERLOGIC (SHNEIDER).

II-3-6-2-les relais numriques type SEPAM 1000

II-3-6-2-1-Prsentation

La gamme de relais de protection Sepam est adapte toutes les applications de protection

des rseaux moyenne tension de distribution publique ou industrielle.

Elle se compose de 3 sries de relais, aux performances croissantes :

Sepam srie 20, pour les applications simples

Sepam srie 40, pour les applications exigeantes

Sepam srie 80, pour les applications personnalises

Par la suite on va sintresser aux SEPAM srie 40.



II-3-6-2-2-Dfinition

La famille dunits de protection et de mesure

Sepam srie 40 est destine exploiter les machines

et les rseaux de distribution lectrique des

installations industrielles et des sous-stations

des distributeurs dnergie pour tous les niveaux

de tension.

Elle se compose de solutions simples et performantes,

adaptes aux applications exigeantes ncessitant la

mesure des courants et des tensions.

Fig.24 : Sepam 1000

II-3-6-2-3-Les principales fonctions de lappareil de mesure

Il existe quatre types de fonctions qui sont propres au relais numrique type SEPAM qui

sont :

1-Protections

Protection phase et protection terre temps de retour ajustable, avec basculement du

jeu de rglage actif et slectivit logique,

protection terre insensible aux enclenchements des transformateurs,

protection thermique RMS prenant en compte la temprature de fonctionnement

extrieure et les rgimes de ventilation,

protection directionnelle de terre adapte pour tous les systmes de mise la terre du

neutre, isol, compens ou impdant,

protection directionnelle de phase mmoire de tension,

protections de tension et de frquence (mini/maxi, ).

2-Communication

Le Sepam peut tre raccord un rseau de communication de supervision (S-LAN) bas

sur les protocoles de communication suivants : Modbus RTU, DNP3, CEI 60870-5-103, CEI

61850.



Toutes les informations ncessaires pour exploiter lquipement distance depuis un

superviseur sont accessibles par le port de communication :

en lecture : toutes les mesures, les alarmes, les rglages,...

en criture : les ordres de tlcommande de lappareil de coupure,...

3-Diagnostic

Il existe trois types dinformation de diagnostic pour une meilleure exploitation :

Diagnostic rseau et machine : courant de dclenchement, contexte des cinq

derniers dclenchements, taux de dsquilibre, oscilloperturbographie,

diagnostic appareillage : ampres coups cumuls, surveillance du circuit de

dclenchement, temps de manuvre,

diagnostic de lunit de protection et de ses modules complmentaires : autotests

permanents, chien de garde.

4-Commande et surveillance

logique de commande disjoncteur prte lemploi, ne ncessitant ni reliage

auxiliaire ni cblage complmentaire,

adaptation des fonctions de commandes grce un diteur dquations logiques,

messages dalarmes sur IHM avance prprogramms et personnalisables.

Connaissant les principales fonctions des relais numriques, on prsentera immdiatement

les paramtres quils peuvent mesurer et quon a jugs intressants visualiser pour servir la

gestion de la consommation lectrique de lusine.

II-3-6-2-4-La fonction de mesure des diffrents paramtres visualiser

1-Courant phase

Fonctionnement

Cette fonction fournit la valeur efficace des courants des phases :

I1 : courant phase 1,



I2 : courant phase 2,

I3 : courant phase 3.

Elle est base sur la mesure du courant RMS et prend en compte les harmoniques jusquau

rang 17.

Lecture

Ces mesures sont accessibles :

lafficheur sur IHM avance,

sur lcran dun PC avec le logiciel SFT2841,

par la communication,

par convertisseur analogique avec loption MSA141.

2-Tension compose

Fonctionnement

Cette fonction fournit la valeur efficace de la composante 50 ou 60 Hz des tensions

composes (selon raccordement des capteurs de tension) :

U21 tension entre phases 2 et 1,

U32 tension entre phases 3 et 2,

U13 tension entre phases 1 et 3.

Elle est base sur la mesure du fondamental.

Lecture


lafficheur sur IHM avance laide de la touche,




3-Puissances active, ractive

Fonctionnement

Cette fonction fournit les valeurs de puissance :



P : puissance active = 3.U.I cos ,

Q : puissance ractive = 3.U.I.sin .

Cette fonction mesure les puissances active et ractive, montage triphas 3 fils, par la

mthode dite des deux wattmtres. Les puissances sont obtenues partir des informations tensions

composes U21 et U32 et des courants phases I1 et I3.

Lecture


lafficheur sur IHM avance ,




4-Le facteur de puissance

Fonctionnement

Le facteur de puissance est dfini par :

Cos=P/

Il exprime le dphasage entre les courants des phases et les tensions simples.

Les signes + et - ainsi que les indications IND (inductif) et CAP (capacitif) indiquent le sens

dcoulement de lnergie ainsi que la nature des charges.

Lecture




par la communication.

5-Energie active et ractive calcule

Fonctionnement

Cette fonction fournit pour les valeurs dnergie active et ractive :



un compteur pour lnergie qui transite dans un sens

un compteur pour lnergie qui transite dans lautre sens.

Elle est base sur la mesure du fondamental.

Ces compteurs sont sauvegards sur coupure de lalimentation.

Lecture




par la communication.

II-3-6-2-5-Types de communication

Le Sepam est raccord un rseau de communication Modbus par lintermdiaire dune

interface de communication.

Le protocole Modbus permet de lire ou dcrire un ou plusieurs bits, un ou plusieurs mots, le

contenu des compteurs dvnements ou celui des compteurs de diagnostic.

Les fonctions Modbus supportes

Le protocole Modbus de Sepam est un sous-ensemble compatible du protocole Modbus

RTU.

Les fonctions suivantes sont traites par Sepam :

fonctions de base (accs aux donnes) :

fonction 1 : lecture de n bits de sortie ou internes,

fonction 2 : lecture des n bits dentre,

fonction 3 : lecture de n mots de sortie ou internes,

fonction 4 : lecture de n mots dentre,

fonction 5 : criture de 1 bit,

fonction 6 : criture de 1 mot,

fonction 7 : lecture rapide de 8 bits,

fonction 15 : criture de n bits.

fonction 16 : criture de n mots.


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pfesahilianasensem2010

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