Courant, énergie et interfaces – expliqués brièvement

Énergie active

L’énergie réellement transformée en travail, en chaleur ou en lumière. Mesurée en kilowattheures (kWh) et grandeur sur laquelle repose pratiquement toute facturation d’énergie.

Courant et énergie

Énergie réactive

Énergie qui oscille entre le réseau et le consommateur sans fournir de travail. Elle provient des bobines et des condensateurs, se mesure en kvarh et est facturée par les fournisseurs au-delà d’un seuil.

Courant et énergie

Énergie apparente

La somme géométrique de l’énergie active et de l’énergie réactive, mesurée en kVAh. Elle détermine la sollicitation des lignes et des transformateurs.

Courant et énergie

Puissance active

Flux de puissance instantané qui fournit du travail, en kilowatts (kW). Les valeurs de pointe de la puissance active déterminent le coût de la puissance.

Courant et énergie

Puissance réactive

Puissance oscillante sans part de travail, en kvar. Elle sollicite le réseau mais n’apparaît pas sur le compteur d’énergie active – elle est donc relevée séparément.

Courant et énergie

Puissance apparente

Produit de la tension par le courant, en kVA. C’est d’après elle que sont dimensionnés transformateurs et lignes d’alimentation.

Courant et énergie

Facteur de puissance

Rapport entre puissance active et puissance apparente, aussi appelé cos φ. Un mauvais facteur de puissance signifie une forte puissance réactive et peut entraîner des coûts supplémentaires.

Courant et énergie

cos φ

Désignation usuelle du facteur de déphasage entre le courant et la tension. Pour une charge purement ohmique il vaut 1, nettement moins pour des moteurs.

Courant et énergie

Harmoniques

Multiples de la fréquence du réseau, produits par des consommateurs non linéaires tels que variateurs de fréquence et alimentations. Ils sollicitent les conducteurs et faussent les méthodes de mesure simples.

Courant et énergie

Pointe de puissance

La plus haute valeur de puissance d’une période de facturation, généralement comme moyenne au quart d’heure. Souvent le poste isolé le plus cher de la facture d’électricité.

Courant et énergie

Courbe de charge

La succession dans le temps des valeurs de puissance, habituellement par pas de quinze minutes. Elle montre quand l’énergie a été soutirée – la question à laquelle un index ne répond pas.

Courant et énergie

Charge de base

La consommation présente en permanence, même la nuit et le week-end. Une charge de base élevée est souvent la première découverte d’une analyse de courbe de charge.

Courant et énergie

Charge de pointe

Besoin de puissance élevé de courte durée, par exemple au démarrage d’installations. Il peut souvent être réduit par un étalement dans le temps.

Courant et énergie

Gestion de la charge

Décalage ou limitation ciblés de consommateurs afin d’éviter les pointes de puissance. Cela suppose des valeurs de mesure quasi en temps réel.

Courant et énergie

Consommation propre

La part d’énergie autoproduite consommée directement sur place plutôt qu’injectée. Grandeur centrale pour les installations photovoltaïques.

Courant et énergie

Regroupement de consommation propre

Regroupement de plusieurs parties d’un immeuble qui utilisent ensemble l’énergie produite. Exige une mesure par partie.

Courant et énergie

Électricité pour locataires

Modèle dans lequel les locataires soutirent directement de l’électricité produite localement. Nécessite une mesure facturable par unité d’utilisation.

Courant et énergie

Injection

Fourniture d’énergie au réseau, par exemple depuis une installation photovoltaïque. Mesurée séparément du soutirage et généralement rémunérée différemment.

Courant et énergie

Soutirage

Prélèvement d’énergie sur le réseau. Les compteurs destinés aux modèles de consommation propre doivent relever séparément le soutirage et l’injection.

Courant et énergie

Tarif

Prix de l’énergie dépendant du moment, par exemple heures pleines et heures creuses. Un compteur à plusieurs registres de tarif les relève séparément.

Courant et énergie

Constante du compteur

Facteur qui convertit les impulsions du compteur en unités d’énergie, souvent indiqué en impulsions par kWh. Important pour la relève S0.

Courant et énergie

Transformateurs de courant

Composant qui ramène des courants élevés à une valeur mesurable. Le rapport de transformation doit être correctement enregistré dans le compteur.

Courant et énergie

Rapport de transformation

Le rapport entre le courant primaire et le courant secondaire d’un transformateur de courant, par exemple 200/5 A. Un rapport mal réglé produit une erreur de mesure systématique.

Courant et énergie

Mesure directe

Mesure sans transformateur de courant, où tout le courant traverse le compteur. Possible seulement jusqu’à certains courants.

Courant et énergie

Mesure quatre quadrants

Relevé de l’énergie active et de l’énergie réactive dans les deux sens. Condition nécessaire pour les installations qui soutirent et injectent en même temps.

Courant et énergie

Sous-comptage

Mesure de consommations partielles en aval du compteur principal, par exemple par locataire, par machine ou par zone du bâtiment. Base d’une facturation selon l’usage réel.

Métrologie et facturation

Délimitation des quantités de tiers

Délimitation des quantités d’énergie remises à des tiers. Pertinente sur le plan réglementaire en Allemagne et assortie d’exigences de mesure.

Métrologie et facturation

MID

Directive européenne sur les instruments de mesure. Un compteur conforme MID peut être utilisé pour la facturation dans l’UE ; le module B+D désigne la procédure d’homologation.

Métrologie et facturation

Droit de la métrologie

Cadre juridique des instruments de mesure dans les transactions commerciales. Les compteurs servant à facturer doivent y être conformes.

Métrologie et facturation

PTB-A 20.1

Document d’exigences de la Physikalisch-Technische Bundesanstalt pour les compteurs d’électricité. Preuve de conformité au droit de la métrologie.

Métrologie et facturation

PTB-A 50.7

Exigences pour les instruments de mesure dans la délimitation des quantités de tiers et la gestion de l’énergie.

Métrologie et facturation

Classe de précision

Indication de l’écart de mesure admissible, par exemple classe B pour l’énergie active ou classe 2 pour l’énergie réactive. Plus bas signifie plus précis.

Métrologie et facturation

ISO 50001

Norme pour les systèmes de management de l’énergie. Elle exige un relevé, une analyse et un reporting continus des données énergétiques.

Métrologie et facturation

Système de management de l’énergie

Processus systématique de relevé, d’évaluation et d’amélioration de l’utilisation de l’énergie. Le logiciel n’en est qu’une partie.

Métrologie et facturation

Concept de mesure

Définition des grandeurs relevées, des points où elles le sont et de leur finalité. Les erreurs de concept de mesure ne se corrigent guère après coup.

Métrologie et facturation

Point de mesure

L’endroit de l’installation où l’on mesure – indépendamment de l’appareil concret. Les dénominations devraient suivre le point de mesure, non l’appareil.

Métrologie et facturation

Index

La valeur d’énergie cumulée d’un compteur. Il répond à la question de la quantité, pas à celle du moment.

Métrologie et facturation

Analyse de courbe de charge

Analyse des valeurs de puissance dans le temps, afin de rendre visibles les pointes, la charge de base et les anomalies.

Métrologie et facturation

Décompte de charges

Répartition des coûts de consommation entre les unités d’utilisation. Avec le sous-comptage, selon l’usage réel plutôt que selon une clé de surface.

Métrologie et facturation

Diagramme de Sankey

Diagramme de flux dont la largeur des flèches correspond aux quantités. Il rend les flux d’énergie et leurs proportions saisissables d’un coup d’œil.

Métrologie et facturation

M-Bus

Meter-Bus, norme européenne de relève à distance des compteurs de consommation selon EN 13757. Ligne bifilaire, insensible à la polarité, pour l’électricité, l’eau, le gaz et la chaleur.

M-Bus

EN 13757

Série de normes pour la communication des compteurs de consommation. La partie 2 décrit la couche physique, la partie 3 la couche applicative.

M-Bus

Charge standard

Courant absorbé au repos par un nœud M-Bus, environ 1,5 mA. La somme de toutes les charges standard limite le nombre d’appareils sur un maître.

M-Bus

Maître M-Bus

Appareil qui alimente le bus et interroge les compteurs. Il assure en même temps la conversion de niveau et la surveillance des courts-circuits.

M-Bus

Convertisseur de niveau

Module qui fournit la tension de bus et adapte les niveaux de signal. Intégré dans l’EMU M-Center, appareil séparé sinon.

M-Bus

Adresse primaire

Adresse M-Bus courte de 1 à 250, réglée sur l’appareil. Rapide, mais source d’erreurs en cas de doublon.

M-Bus

Adresse secondaire

Numéro d’identification à huit chiffres d’un compteur, combiné au fabricant, à la version et au fluide. Univoque d’usine.

M-Bus

Recherche de compteurs

Interrogation automatique de toutes les adresses possibles afin de trouver les appareils raccordés. Fait gagner beaucoup de temps dans les grandes installations.

M-Bus

Télégramme

Une séquence question-réponse sur le M-Bus. Le compteur y livre son jeu de données complet.

M-Bus

Vitesse de transmission

Vitesse de transmission en bits par seconde. Sur le M-Bus, 300, 2400 et 9600 Bd sont usuels, en pratique le plus souvent 2400.

M-Bus

Résistance de boucle

Résistance totale de la ligne de bus aller et retour. Limitée à 90 Ω au maximum sur le M-Bus.

M-Bus

Wireless M-Bus

Variante radio du M-Bus selon EN 13757-4, répandue sur les compteurs d’eau et de chaleur sans raccordement filaire.

M-Bus

RS-485

Norme d’interface électrique pour la transmission différentielle bifilaire en semi-duplex. Robuste face aux perturbations, mais sensible à la polarité.

RS-485 et Modbus

Transmission différentielle

Transmission du signal comme différence de tension entre deux fils. Les perturbations touchent les deux fils de la même manière et s’annulent.

RS-485 et Modbus

Semi-duplex

Émission et réception sur la même paire de fils, mais jamais en même temps.

RS-485 et Modbus

Résistance de terminaison

Résistance de 120 Ω aux deux extrémités physiques du bus, qui empêche les réflexions. Uniquement aux extrémités, pas sur chaque appareil.

RS-485 et Modbus

Résistance de polarisation

Résistances qui définissent le niveau de repos du bus, afin qu’aucun nœud n’interprète du bruit comme des données.

RS-485 et Modbus

Charge unitaire

Mesure de la charge d’un nœud RS-485. Un segment supporte classiquement 32 charges unitaires ; les circuits modernes n’en tirent qu’une fraction.

RS-485 et Modbus

Dérivation

Embranchement de la ligne principale vers un appareil. En RS-485, à garder aussi court que possible, car les embranchements créent des réflexions.

RS-485 et Modbus

Topologie en ligne

Câblage continu d’une extrémité du bus à l’autre. La seule topologie recommandée pour le RS-485.

RS-485 et Modbus

Modbus

Protocole ouvert de communication entre appareils d’automatisation. Il travaille avec des registres 16 bits et un fonctionnement maître-esclave.

RS-485 et Modbus

Modbus RTU

Variante binaire de Modbus sur lignes série, le plus souvent RS-485. Utilise le CRC16 et un intervalle de silence pour délimiter les trames.

RS-485 et Modbus

Modbus TCP

Modbus sur Ethernet, port standard 502. Au lieu du CRC, chaque télégramme porte un en-tête MBAP ; plusieurs clients peuvent lire en même temps.

RS-485 et Modbus

Code de fonction

Numéro indiquant l’opération souhaitée. Pour les compteurs, les plus pertinents sont 3 (holding register) et 4 (input register).

RS-485 et Modbus

Holding register

Registre 16 bits lisible et inscriptible du modèle de données Modbus.

RS-485 et Modbus

Input register

Registre 16 bits en lecture seule, typique des valeurs mesurées.

RS-485 et Modbus

CRC16

Somme de contrôle qui sécurise les télégrammes Modbus RTU. Les télégrammes erronés sont rejetés.

RS-485 et Modbus

Intervalle de silence

Pause d’au moins 3,5 longueurs de caractère qui, en Modbus RTU, marque le début et la fin d’un télégramme.

RS-485 et Modbus

TCP/IP

Famille de protocoles sur laquelle reposent les réseaux Ethernet et Internet. Base de Modbus TCP, MQTT, BACnet IP et OPC UA.

TCP/IP et réseau

Adresse IP

Adresse univoque d’un appareil sur le réseau. Les appareils de mesure ont besoin d’une adresse stable, statique ou par réservation DHCP.

TCP/IP et réseau

Réservation DHCP

Attribution d’une adresse IP fixe à une adresse MAC. Elle associe le confort du DHCP à la stabilité des adresses fixes.

TCP/IP et réseau

Adresse MAC

Adresse matérielle d’une interface réseau. Elle sert à l’identification univoque dans le réseau local.

TCP/IP et réseau

VLAN

Segment de réseau logiquement séparé sur une infrastructure commune. La métrologie reçoit habituellement un VLAN propre.

TCP/IP et réseau

MBAP

Modbus Application Protocol header en Modbus TCP, avec numéro de transaction, identifiant de protocole, longueur et unit identifier.

TCP/IP et réseau

Unit identifier

Champ de l’en-tête MBAP qui, sur les passerelles, adresse l’appareil série situé derrière.

TCP/IP et réseau

Port 502

Port standard pour Modbus TCP.

TCP/IP et réseau

NTP

Protocole de synchronisation horaire. Sans horloges synchrones, les courbes de charge de plusieurs appareils ne peuvent pas être comparées utilement.

TCP/IP et réseau

BACnet IP

Protocole d’automatisation du bâtiment sur IP. Il travaille de manière orientée objet : chaque valeur mesurée est un objet distinct.

TCP/IP et réseau

BBMD

BACnet Broadcast Management Device. Il relaie les diffusions BACnet au-delà des limites de sous-réseau.

TCP/IP et réseau

OPC UA

Standard industriel indépendant de la plateforme pour l’échange de données, avec modèle d’information et concept de sécurité intégrés.

TCP/IP et réseau

MQTT

Protocole publish-subscribe léger pour les données de télémétrie. Les appareils publient des valeurs, les intéressés s’y abonnent.

MQTT

Broker MQTT

Point d’échange entre émetteurs et destinataires. Tous les messages passent par lui ; émetteurs et destinataires ne se connaissent pas.

MQTT

Publish

La publication d’un message sous un topic auprès du broker.

MQTT

Subscribe

L’abonnement à un topic afin de recevoir les messages qui y sont publiés.

MQTT

Topic

Chemin hiérarchique sous lequel les messages sont publiés. La structure et la dénomination déterminent l’exploitabilité ultérieure des données.

MQTT

Caractère générique

Caractère de remplacement à l’abonnement : + pour exactement un niveau, # pour tous les niveaux inférieurs.

MQTT

QoS

Quality of Service, la garantie de livraison. 0 envoie sans accusé de réception, 1 garantit au moins une livraison, 2 exactement une.

MQTT

Retain

Indicateur par lequel le broker conserve la dernière valeur de chaque topic. Les abonnés nouvellement connectés voient immédiatement des données.

MQTT

Last will

Message que le broker publie lorsque la liaison d’un appareil s’interrompt de manière inattendue. Il rend les défaillances visibles.

MQTT

TLS

Chiffrement de la liaison de transport. Obligatoire dès que des données de mesure quittent le réseau propre.

MQTT

LoRa

Procédé de modulation radio à étalement de spectre. Il échange du débit contre de la portée et de l’immunité aux perturbations.

LoRa et LoRaWAN

LoRaWAN

Protocole réseau sur LoRa, avec passerelles, serveur de réseau, chiffrement et procédure d’adhésion.

LoRa et LoRaWAN

Facteur d’étalement

Paramètre SF7 à SF12 qui arbitre entre portée et durée d’émission. Plus haut signifie plus loin, mais plus lent.

LoRa et LoRaWAN

EU868

Bande de fréquences libre autour de 868 MHz, utilisée en Europe pour LoRaWAN.

LoRa et LoRaWAN

Duty cycle

Limitation légale du temps d’émission par appareil et par heure dans la bande libre. Elle détermine la cadence d’émission possible.

LoRa et LoRaWAN

Classe A

Mode de fonctionnement dans lequel un appareil ouvre deux brèves fenêtres de réception après l’émission. Le mode le plus économe ; en classe C, l’appareil reste en réception en permanence – c’est le réglage par défaut du Professional II.

LoRa et LoRaWAN

OTAA

Over-the-Air Activation : adhésion avec DevEUI, JoinEUI et AppKey, les clés de session étant négociées. Procédure recommandée.

LoRa et LoRaWAN

ABP

Activation by Personalization : clés de session programmées en dur. Plus simple, mais moins sûr.

LoRa et LoRaWAN

Passerelle

Station de réception qui capte les paquets LoRa et les transmet au serveur de réseau. Les appareils ne sont pas rattachés à une passerelle donnée.

LoRa et LoRaWAN

Décodeur de payload

Code qui décompose les données utiles compactées d’un paquet en valeurs nommées. Sans lui, les données restent illisibles.

LoRa et LoRaWAN