Choisir un système de suivi énergétique

Dans les projets de suivi d’installations existantes, trois problèmes reviennent souvent. Les lectures sur les circuits peu chargés sont fausses de plusieurs pour cent et personne ne leur fait confiance. Les câbles et les arrêts coûtent plus cher que les compteurs. Les données restent enfermées dans la plateforme achetée avec le système. Les dix vérifications ci-dessous mettent ces problèmes en évidence avant la signature d’un contrat. Posez les mêmes questions à chaque fournisseur. Pour chaque réponse, demandez un chiffre de fiche technique, un résultat d’essai ou un site de référence.

Ce guide fait partie du parcours Planification et mise en service. Consignez les réponses dans la fiche projet.

Précision de toute la chaîne de mesure

La classe de précision d’un compteur n’inclut pas ses transformateurs de courant. La norme IEC 62053-22 autorise, pour un compteur de classe 0,5S au facteur de puissance unitaire, une erreur de ±1,0 % entre 1 % et 5 % du courant nominal, puis de ±0,5 % de 5 % jusqu’au courant maximal. Avec un facteur de puissance réduit, la limite est de ±1,0 % entre 2 % et 10 % du courant nominal, puis de ±0,6 % au-dessus. Le TC ajoute sa propre erreur. Le tableau 201 d’IEC 61869-2 autorise, pour un TC de classe 1, une erreur de rapport de ±3,0 % et un déphasage de 180 minutes d’angle à 5 % du courant nominal. Au courant nominal, les limites sont ±1,0 % et 60 minutes d’angle. Le tableau 202 donne des limites plus strictes pour les classes S : un TC de classe 0,5S peut présenter ±0,75 % et 45 minutes d’angle à 5 % du courant nominal.

Ces chiffres sont les limites des normes. Un vrai TC fait généralement mieux, mais son erreur à un courant et à une charge donnés est surtout systématique : elle ne s’annule donc pas en moyenne sur un mois. Un étalonnage du TC avec son compteur permet de la mesurer et de la corriger. Quand le TC est acheté séparément et associé sur site, personne ne la corrige. La note de portée de l’édition 2003 d’IEC 62053-22 indique que seuls les TC de classes 0,2S et 0,5S possèdent la précision nécessaire à ces compteurs.

Demandez la précision combinée du compteur et des TC à la plus faible charge normale de chaque circuit. Vérifiez le dimensionnement des TC. Une erreur courante consiste à choisir un TC selon le calibre du disjoncteur alors que le circuit ne tire normalement qu’une petite fraction de ce courant. Le calculateur de rapport et de charge du TC et le guide de sélection des TC traitent du dimensionnement. Le guide du comptage de haute précision explique ce qu’une classe garantit et ce qu’elle n’homologue pas. Une utilisation pour la facturation exige un instrument légalement approuvé, quelle que soit sa classe.

Réseau

Le réseau doit convenir aux chemins de câble et à l’intervalle de transmission.

Modbus RTU sur RS-485 convient aux compteurs déjà présents sur un bus ou installés dans un même local électrique. Un segment porte 32 charges unitaires sans répéteur. Chaque compteur a besoin d’une adresse unique, du même débit en bauds et d’un raccordement au câble. Le bus doit être terminé aux deux extrémités. Le guide RS-485 et Modbus précise les limites.

Un réseau maillé Zigbee (IEEE 802.15.4 à 2,4 GHz, 250 kbit/s) convient à la rénovation lorsque les compteurs se trouvent dans plusieurs tableaux et qu’aucun cheminement de câble libre n’existe. Une lecture à la minute représente quelques dizaines d’octets, soit une faible charge pour la liaison. La portée dépend des murs, du métal et de la position des routeurs alimentés par le secteur. Faites un relevé radio à l’emplacement le plus difficile, par exemple dans un local technique en sous-sol ou à l’intérieur d’un tableau métallique.

LoRaWAN convient à un petit nombre de points éloignés les uns des autres, comme un compteur d’eau dans un bâtiment distant ou des températures sur un campus. Il ne convient pas à des données électriques à la minute. Dans la bande EU868, les trois canaux montants par défaut sont soumis à un cycle d’utilisation de 1 %. Au facteur d’étalement 12, une charge utile de 12 octets occupe le canal environ 1,5 s. Un appareil n’utilisant que ces canaux peut alors envoyer environ un message montant toutes les 2,5 minutes.

Le réseau IP du site convient aux compteurs dotés d’un port Ethernet si l’équipe informatique fournit des ports, un VLAN et des règles de pare-feu. Chaque modification ultérieure passe alors par sa procédure de changement. Le guide filaire et sans fil compare ces options plus en détail.

Installation et mise en service

Pour chaque point, comptez les arrêts de tableau, les mètres de câble et de cheminement, ainsi que les modifications du tableau. L’arrêt d’une ligne de production fonctionnant jour et nuit peut attendre une fenêtre de maintenance éloignée de plusieurs semaines. Vérifiez si le compteur tient dans le tableau. Sinon, vérifiez son indice de protection pour un montage extérieur. Vérifiez aussi si un électricien qualifié peut l’installer sans ingénieur du fournisseur sur site.

La mise en service couvre le travail entre l’installation et une lecture vérifiée. Sur un bus filaire, elle comprend l’adresse, le débit en bauds, la parité, la terminaison, la table des registres et le facteur d’échelle de chaque compteur, ainsi que le rapport de TC réglé dans chacun. Demandez au fournisseur le temps nécessaire par point et les documents remis. Les défauts les plus courants sont un TC orienté à l’envers, un TC associé à la tension d’une autre phase et un mauvais rapport de TC dans le compteur. La liste de contrôle de mise en service montre comment les repérer dans les lectures.

Coût par point

Comparez le coût par point sur toute la durée de vie du système, pas les seuls prix des compteurs. Donnez à chaque fournisseur les mêmes postes de coût : compteur, TC, câbles et cheminements, heures d’installation, arrêts, heures de mise en service, licences logicielles (par appareil, point de données ou site), connectivité, assistance et coût d’ajout d’un point plus tard.

Le calculateur de retour sur investissement du suivi énergétique compare le coût total aux économies attendues.

Intervalle et heure

L’intervalle de transmission détermine les usages possibles des données. Le règlement de l’électricité en Grande-Bretagne utilise des périodes d’une demi-heure. Selon le règlement (UE) 2017/2195, les marchés européens d’équilibrage utilisent une période de règlement des écarts de 15 minutes, avec des dérogations possibles. La flexibilité de la demande et les services de fréquence peuvent nécessiter des données à la seconde ou plus souvent. Enregistrez les données à la minute ou plus souvent. Les données à la minute peuvent être additionnées pour toute période plus longue ; les données par demi-heure ne peuvent pas être divisées en périodes plus courtes.

Demandez comment chaque valeur est horodatée. L’horodatage doit venir de l’appareil ou de la passerelle au moment de la mesure, pas de la plateforme à l’arrivée. Demandez comment les horloges sont synchronisées et si un intervalle est étiqueté par son début ou sa fin. Un décalage d’un intervalle explique souvent pourquoi les totaux des sous-compteurs ne concordent pas avec le compteur principal. Le guide de l’heure de mesure et de l’heure d’arrivée explique cette différence.

Accès aux données

Demandez les données brutes par intervalle, pas seulement des rapports et graphiques. Demandez les protocoles de transport (MQTT, HTTPS, export de fichiers, Modbus ou BACnet) et les formats. Vérifiez que chaque valeur porte son horodatage, son unité et un indicateur de qualité. Examinez trois clauses du contrat : les frais d’exportation par point ou volume de données, le droit d’obtenir tout l’historique à la fin du contrat et toute clause autorisant le fournisseur à restreindre l’accès aux données.

Sécurité

Exigez une réponse précise pour chaque liaison. Sur la radio, Zigbee 3.0 chiffre le trafic réseau avec AES-128. Demandez comment les appareils rejoignent le réseau : un code d’installation propre à chaque appareil est plus sûr que la clé de liaison par défaut, connue publiquement. Sur la passerelle, les identifiants doivent être propres à chaque unité, sans mot de passe par défaut commun. Demandez comment ils sont renouvelés. Toute connexion sortant du site doit utiliser TLS 1.2 ou ultérieur avec vérification des certificats. Modbus TCP et BACnet/IP n’ont pas de chiffrement intégré : maintenez-les sur un segment réseau distinct.

Demandez si le système continue à fonctionner et à stocker les données lorsque le service cloud du fournisseur est indisponible.

Mises à jour du micrologiciel

Selon le règlement européen sur la cyberrésilience, applicable à partir du 11 décembre 2027, le fabricant doit déclarer une période de prise en charge des mises à jour de sécurité. Cette période est d’au moins cinq ans, sauf si la durée d’utilisation prévue du produit est plus courte. Un compteur de tableau reste souvent en service plus de cinq ans. Demandez la durée de prise en charge par écrit et ce qu’il advient des appareils encore installés à son échéance.

Demandez comment le micrologiciel atteint un appareil installé. Une mise à jour exigeant une visite sur site pour chaque tableau risque fort de ne pas être réalisée. Demandez si les images sont signées, si l’appareil revient à son ancien micrologiciel en cas d’interruption de la mise à jour et si l’on peut mettre à jour un seul appareil avant le reste du parc. Le guide des mises à jour à distance présente les méthodes.

Comportement en cas de défaillance

Trois événements se produiront sur chaque site : un appareil devient indisponible, la passerelle redémarre et la connexion Internet tombe. Dans chaque cas, le résultat correct est une lacune signalée comme manquante. Zéro est faux : il indique au lecteur que la charge s’est arrêtée. Répéter la dernière valeur est également trompeur : cela suggère qu’aucun changement n’a eu lieu.

Au retour de la liaison, les données conservées doivent être envoyées avec leurs horodatages d’origine et combler la lacune. Demandez combien de temps l’appareil et la passerelle peuvent les conserver et si des données en mémoire peuvent être perdues lors d’une coupure électrique. Une retransmission peut livrer une valeur deux fois ; le système récepteur doit accepter une deuxième copie du même point au même horodatage sans la compter deux fois. Le guide des données périmées, manquantes et invalides et le guide de dimensionnement du stockage et de la retransmission détaillent ces sujets.

Déploiement sur de nombreux sites

Un programme multisite commence généralement par un pilote. Des règles comme la directive européenne sur l’efficacité énergétique ou ESOS en déterminent souvent le calendrier. Sur vingt sites, la question principale est de savoir si la configuration peut être copiée. Les définitions d’appareils, noms des points, unités, seuils d’alarme et réglages d’exportation doivent passer d’un site au suivant au moyen d’un modèle. Si chaque site est configuré à la main, les noms divergent et les rapports du parc ne concordent plus entre sites. Demandez aussi comment les Gateways sont surveillés et mis à jour à distance. Enfin, demandez ce que le même système peut mesurer d’autre : compteurs de gaz et d’eau à sortie impulsionnelle, compteurs de chaleur, température et compteurs Modbus existants.

Réception du pilote

Menez le pilote sur le site représentatif le plus difficile et écrivez les critères de réussite avant son lancement. Voici un exemple :

1. L’énergie par intervalle concorde avec celle d’un compteur de référence indépendant dans le budget d’erreur combiné des deux chaînes. Calculez ce budget comme dans l’exemple de précision : n’utilisez pas un chiffre rond. Comparez pendant au moins 14 jours, dont une fin de semaine et la plus faible charge normale.
2. Après retransmission, chaque appareil livre la part convenue de ses intervalles attendus, par exemple 99,5 %.
3. Une panne Internet de 4 heures, un cycle d’alimentation du Gateway et l’arrêt d’un appareil créent chacun une lacune signalée. Les deux premières lacunes doivent ensuite être comblées avec les horodatages d’origine.
4. Chaque point réussit les contrôles d’identité, de signe et de phase de la liste de contrôle de mise en service.

Déployez le système qui réussit ces essais.

La place d’EpiSensor

Un moniteur électrique ZEM est livré avec ses capteurs de courant raccordés. EpiSensor étalonne chaque ZEM avec les capteurs qui l’accompagnent et annonce la classe 0,5S selon IEC 62053-22 pour l’ensemble compteur et capteurs. Cela supprime sur site les vérifications d’association des TC, de réglage du rapport et de charge secondaire. Le ZEM est IP67, à double isolation, et fonctionne de −30 °C à 60 °C : il peut donc être monté hors du tableau. Il transmet sur le réseau maillé Zigbee avec chiffrement AES-128 et conserve jusqu’à 70 000 lectures en mémoire flash.

Le Gateway ZGW-20 exécute Edge, qui conserve un historique local sans dépendre du cloud EpiSensor. Quand une destination prise en charge tombe en panne, Edge met les données en file sur disque et les retransmet avec leurs horodatages d’origine. Edge envoie les données par MQTTS ou HTTPS, ou par export planifié de fichiers vers FTPS ou SFTP, en JSON ou CSV. Edge sert aussi des données à un BMS comme serveur Modbus TCP ; cette liaison doit se trouver sur le réseau du BMS. Edge met à jour à distance le micrologiciel des appareils Zigbee. Edge lui-même se met à jour par son canal snap ou par l’application de bureau. Le même Gateway lit aussi les compteurs à impulsions, les sondes de température, les entrées 4 à 20 mA, les compteurs Modbus existants et les appareils LoRaWAN.