L’importance de ce projet
Un approvisionnement en électricité fiable nécessite une infrastructure de réseau robuste. Pour cette raison, l’évaluation continue de la santé des installations («Asset Health») gagne en importance. Les capteurs IoT fournissent à cet effet des données précises en temps réel pour une gestion prédictive des installations et permettent d’optimiser les processus opérationnels, par exemple en utilisant des données météorologiques locales pour une exploitation plus efficace et plus sûre du réseau.
Projet
Défi
Le réseau de transport suisse est l’épine dorsale de notre approvisionnement en électricité, mais de nombreuses installations datent des années 1960. Pendant que Swissgrid développe et renforce le réseau dans le contexte de la transition énergétique, des installations existantes doivent être rénovées en parallèle et entretenues régulièrement (Le réseau de demain).
L’usure, les conditions météorologiques extrêmes et les changements climatiques, tels que la dissolution du permafrost, les chutes de pierres ou les coulées de boue, mettent à rude épreuve la statique des 12 000 pylônes en treillis. Afin de minimiser les dommages non détectés et le risque de défaillances, la détermination de l’état en temps réel gagne fortement en importance.
Tandis que des données de mesure complètes sont déjà disponibles dans les sous-stations, les données relatives au réseau de 6700 kilomètres de lignes étaient jusqu’à présent lacunaires.
Solution
C’est ici qu’intervient le projet d’innovation «Pylonian», lancé en 2022: des données précises sur l’état de 20 pylônes sélectionnés ont été collectées et analysées 24 heures sur 24 à l’aide de capteurs IoT (Internet of Things) en réseau. Ce Proof of Concept (PoC) avait pour objectif de tester les défis et l’utilité des capteurs IoT dans la pratique et de préparer le déploiement de cette technologie pour une utilisation à grande échelle. Une surveillance continue offre l’avantage de détecter de manière précoce les dommages structurels et de planifier à temps les travaux de maintenance nécessaires, ce qui accroît la disponibilité des installations.
Le développement a été planifié en quatre phases:
Pylonian
Dans un premier «Proof of Concept» (PoC), Swissgrid a développé une solution de bout en bout afin de tester les défis et l’utilité des capteurs IoT dans la pratique. Pour ce faire, 20 pylônes électriques sélectionnés ont été équipés de capteurs, p. ex. de vibration, d’inclinaison ou de données météorologiques.
Parallèlement à l’installation, l’équipe a également fait des expériences sur des lignes hors tension afin de mieux comprendre les modèles de données typiques. Le résultat est un tableau de bord en nuage productif, en service depuis août 2022. Celui-ci traduit les données brutes des capteurs en informations exploitables pour la maintenance: des algorithmes filtrent les variations normales et n’alertent les spécialistes qu’en cas de véritables anomalies. Le PoC constitue le fondement de la décision d’un déploiement à grande échelle de la technologie.
Sensorian: une plateforme informatique pour les capteurs IoT
Le projet suivant, Sensorian, s’est fixé un objectif ambitieux: regrouper tous les types de données IoT sur une plateforme de données centrale et les rendre utilisables par des analystes. La solution informatique ainsi conçue sert depuis 2024 de Blueprint pour l’intégration des capteurs dans le Dynamic Line Rating en vue de la surveillance de câbles souterrains.
Dans le cadre de ces projets d’innovation, plus de 300 capteurs ont été installés sur des pylônes, 60 capteurs sur des postes de couplage en plein air et environ 500 capteurs pour mesurer le SF6 dans des postes de couplage isolés au gaz. À l’avenir, l’accent sera mis sur l’optimisation de la visualisation des données et de l’accès des utilisatrices et utilisateurs. Grâce au développement de la détection d’anomalies et à l’échange renforcé de la communauté avec d’autres exploitants d’infrastructures critiques, l’application génère une valeur ajoutée supplémentaire pour Swissgrid.
Avantages et résultats
Aperçu des principales valeurs ajoutées:
- Détermination permanente de l’état: cette solution innovante permet à Swissgrid d’observer ses installations de manière globale. La surveillance de pylônes et de conditions météorologiques locales permet d’optimiser les processus de maintenance existants et d’éviter de manière proactive les dommages potentiels.
- Amélioration de la prévisibilité et de la sensibilité: la solution IoT détecte les signes d’usure de manière automatisée. Justification de la sensibilité élevée: depuis le début du projet, aucun défaut critique n’est apparu sur les pylônes, mais les capteurs ont enregistré des niveaux de vibration élevés, clairement dus aux travaux de forage d’une cimenterie voisine. Cela confirme que le système est capable de signaler de manière fiable les anomalies avant qu’elles ne deviennent critiques.
- Connectivité flexible et matériel robuste: l’architecture n’est pas limitée à une seule technologie. Pour les lignes aériennes et la surveillance du gaz SF6, on utilise des capteurs LoRa à faible consommation d’énergie avec des batteries de cinq ans, tandis que dans les sous-stations (p. ex. commutateurs et sectionneurs), les capteurs sont connectés via le Wi-Fi. La plate-forme est également prête pour de futures normes telles que la 5G ou le LoRa par satellite.
- Développement global des connaissances: le projet renforce le savoir-faire interne à deux niveaux: d’une part dans la manipulation physique du matériel IoT et des protocoles de communication sur le terrain et, d’autre part, dans le développement informatique. Cela comprend des compétences en matière de surveillance, de rédaction de procès-verbaux, d’alerte, de gestion des appareils ainsi que de visualisation dans des outils d’informatique décisionnelle (tableaux de bord).
État actuel du projet/perspectives
Statu quo
- Déploiement réussi: près de 1000 capteurs sont désormais en ligne et fournissent des données fiables à la plateforme centrale de données.
- Extension: l’examen et l’intégration de types de capteurs supplémentaires sont en cours afin de couvrir d’autres cas d’application chez Swissgrid, y compris l’extension aux sous-stations.
Axes de la prochaine phase de validation de deux ans
- Data Science & Analytics: développement de modèles prédictifs («Predictive Maintenance») et analyse de corrélations avec des données météorologiques externes pour une évaluation précise de l’«Asset Health».
- Optimisation des processus: exploitation de synergies avec des processus opérationnels existants, par exemple l’intégration de stations météorologiques pour optimiser le Dynamic Line Rating (DLR), sans dépenses de ressources supplémentaires.
- Stakeholder-Management et synergies: échange intensif de connaissances et d’expériences avec les partenaires (CFF, gestionnaires de réseau de distribution et autres gestionnaires de réseau de transport) afin de résoudre plus efficacement les défis communs et d’exploiter les synergies.
