Publications

PIQUEMAL F., "Present and future mass standards for the LNE watt balance and the future dissemination of the mass unit in France", Metrologia, 53, 2016, 1139-1153, DOI:10.1088/0026-1394/53/4/1139

PINOT P., ESPEL P., LIU Y., THOMAS M., ZIANE D., PALACIOS-RESTREPO M.-A. et PIQUEMAL F., "Static phase improvements in the LNE watt balance", Review of Scientific Instruments, 87, 2016, DOI: 10.1063/1.4964293

THOMAS M., ESPEL P., ZIANE D., PIQUEMAL F., PINOT P., JUNCAR P., SILVESTRI Z., PLIMMER M., PEREIRA DOS SANTOS F., MERLET S. BEAUDOUX F., BENTOUATI D., BRUNET F., JEANJACQUOT P. et MADEC T., « Approche du LNE pour la réalisation et la mise en pratique du kilogramme dans sa nouvelle définition », Revue française de métrologie, 2017, 49-57, DOI: 10.1051/rfm/2016015

 

Communication

ESPEL P., THOMAS M., ZIANE D., PINOT P. et PIQUEMAL F., "Static Phase Improvements in the LNE watt balance", Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2016), Ottawa, Canada, , DOI: 10.1109/CPEM.2016.7540579, 10-15 juillet 2016.

 

Publication

THOMAS M., ZIANE D., PINOT P., KARCHER R., IMANALIEV A., PEREIRA DOS SANTOS F., MERLET S., PIQUEMAL F. et ESPEL P., "A determination of the Planck constant using the LNE Kibble balance in air", Metrologia, 54, 2017, DOI: 10.1088/1681-7575/aa7882

 

Communications

BEAUDOUX F., PINOT P., ESPEL P., THOMAS M., SILVESTRI Z., ZIANE D. et PIQUEMAL F., « Dissémination en France de l’unité de masse après sa redéfinition », RFQM, Nantes, France, 27 - 30 mars 2017.

 

THOMAS M., ZIANE D., PINOT P., PIQUEMAL F. et ESPEL P., "Planck constant determinations at LNE/CNAM", KBTM2017, Beijing, République populaire de Chine, octobre 2017.

 

Publications

ALLAL D., DJORDJEVIC S., GOLDFARB R. and LOMBARDI M., “Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018)”, IEEE Transactions on instrumentation and measurement, 68, 2019, 6, 8712480, 1652, DOI: 10.1109/TIM.2019.2910405.

DJORDJEVIC S., POIRIER W., SCHOPFER F. et THÉVENOT O., « Les étalons électriques quantiques », Les reflets de la physique, SFP, 62, 2019, 25-28, DOI: 10.1051/refdp/201962011.

JECKELMANN B.and PIQUEMAL F., “The elementary charge for the definition and realization of the ampere”, Annalen der Physik, 531, 2019, 5, 1800389, DOI: 10.1002/andp.201800389.

LOUARN K., CLAVEAU Y., FONTAINE C., ARNOULT A., MARIGO-LOMBART L., MASSIOT I., PIQUEMAL F., BOUNOUH A., CAVASSILAS N. and ALMUNEAU G., “Thickness limitation of band to band tunnelling process in GaAsSb/InGaAs type II tunnel junctions designed for multi-junction solar cells”, ACS Applied energy materials, , 2, 2019. 2,1149-1154, DOI: 10.1021/acsaem.8b01700

OUAMEUR M., ZIADE F. and LE BIHAN Y., “Towards a calculable standard shunt for current measurements at 10 A and up to 1 MHz”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 68, 2019, 6, 8586883, 2215-2222, DOI: 10.1109/TIM.2018.2884553.

OUAMEUR M., ZIADÉ F. and LE BIHAN Y., “Novel broadband calibration method of current shunts based on VNA”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 68, 2019, 3, 854-863, DOI: 10.1109/TIM.2018.2855499.

PHAM BUI T.D, ALLAL D., ZIADÉ F. and BERGEAULT E., “On-wafer coplanar waveguide standards for S-parameter measurements of balanced circuits up to 40 GHz”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 68, 2019, 6, 8699095, 2160-2167, DOI: 10.1109/TIM.2018.2884061.

POIRIER W., DJORDJEVIC S., SCHOPFER F. and THÉVENOT O., “The ampere and the electrical units in the quantum era”, Comptes Rendus de l’Académie des sciences - Physique, 20, 2019, 1-2, 92-128, DOI: 10.1016/j.crhy.2019.02.003.

 

Communications

PIQUEMAL F., « Evolution du SI le 20 mai 2019 », Université de Strasbourg - SFP Alsace, 30 janvier 2019.

MORÁN-MEZA J., DELVALLÉE A., ALLAL D. and PIQUEMAL F., « Mesure de capacités par microscopie
micro-onde à champ proche (SMM) », 22e Forum des Microscopies à Sondes Locales, Carry-le-Rouet, France, 19-22 mars 2019.

ALLAL D., “Update on EMPIR 16NRM07 Vector SAR”, EURAMET TC-EM SC-RF&MW Experts meeting, Torrejón de Ardoz, Espagne, 9-10 avril 2019.

ALLAL D., MORÁN-MEZA J., DELVALLÉE A., PIQUEMAL F. and ZIADÉ F., “EMPIR 16ENG06 ADVENT: Update on research activities : Results from SMM and power measurements”, EURAMET TC-EM SC-RF&MW Experts meeting, Torrejón de Ardoz, Espagne, 9-10 avril 2019.

MÉZIÈRES N., FUCHS B., LE COQ, LERAT J.-M., CONTRERES R. and LE FUR G., « Caractérisation Rapide d’Antennes par Utilisation des Harmoniques Sphériques Vectorielles », 21es Journées Nationales Micro-ondes (JNM 2019), Caen, France, 14-17 mai 2019.

PHAM BUI T.D., ALLAL D., ZIADÉ F. and BERGEAULT E., « Étalons coplanaires CCPW pour la mesure des paramètres S en mode mixte”, 21es Journées Nationales Micro-ondes (JNM 2019), Caen, France, 14-17 mai 2019.

MORÁN-MEZA J., DELVALLÉE A., ALLAL D. and PIQUEMAL F., “Capacitance mapping at nanoscale by scanning microwave microscopy (SMM): Metrological aspects”, European Materials Research Society - Spring Meeting 2019, Symposium D: Advances in silicon-nanoelectronics, -nanostructures and high-efficiency Si-photovoltaics, Nice, France, 27-31 mai 2019.

AMARIPADATH D., ROCHE R., BRAUN J.P., JOSEPH-AUGUSTE L., ISTRATE D., FORTUNE D. and GAO F., “Design of a versatile waveform platform for supraharmonic testing and calibration”, 25th International conference and exhibition on electricity distribution (CIRED 2019), Madrid, Spain, 3-6 June 2019.

SCHOPFER F., « Un guide ISO pour l’élaboration des normes sur la mesure des propriétés du graphène et des matériaux 2D”, 8es Rencontres annuelles en Nanométrologie – Club nanométrologie, Paris, France, 17 juin 2019.

DJORDJEVIC S., “Quantum current standard based on the Josephson effect and the quantum Hall effect”, Quantum and Precision Metrology (QPM 2019), Cracovie, Pologne, 17-19 Juin 2019.

ALLAL D., “European Project EMPIR 16NRM07 Vector SAR - SAR measurement using vector probes”, BioEM 2019, Montpellier, France, 23-28 juin 2019.

AGAZAR M., FORTUNÉ D., SAADEDDINE H., GARNACHO F. and ROVIRA J., “Characterisation of High Voltage Dividers for X-ray Measurements”, 21st International Symposium on High Voltage Engineering (ISH2019 Conference), Proceedings: vol. 2, ISH, Budapest, Hongrie, 26-30 août 2019.

AMARIPADATH D., ROCHE R., AUGUSTE L.J., ISTRATE D., FORTUNÉ D., BRAUN J.-P. and GAO F., “Measurement and Analysis of Supraharmonic Emissions in Smart Grids”, 54th International Universities Power Engineering Conference (UPEC 2019), Bucharest, Romania, 3-6 September 2019.

SCHOPFER F., FLEURENCE N., DELVALLÉE A., DUCOURTIEUX S., MORÁN J., PIQUEMAL F. and FELTIN N., “Developing and providing reliable multi-disciplinary measurement methods for graphene and related materials”, 14th Graphene Week 2019, Helsinki, Finland, 23-27 September 2019.

PIQUEMAL F., « Evolution du SI le 20 mai 2019 », Université de Pau, 24 septembre 2019.

AGAZAR M., FORTUNÉ D., SAADEDDINE H., PERRILLAT D., ROBERT C. and CASTEIGNAU L., “Study of non-invasive instruments for the measurement of pulsed x-ray high voltage tube”, 19e Congrès interntional de métrologie (CIM 2019), Paris, France, 24-26 septembre 2019.

ALLAL D., “EMPIR European project for validation of vector array SAR measurement systems”, 19e Congrès interntional de métrologie (CIM 2019), Paris, France, 24-26 septembre 2019.

ISTRATE D. and FORTUNÉ D., “Fictive power source for calibrations in railway systems”, 19e Congrès interntional de métrologie (CIM 2019), Paris, France, 24-26 septembre 2019.

SAADEDDINE H., AGAZAR M. and FORTUNÉ D., “New reference systems for the calibration of HV impulses at LNE”, 19e Congrès interntional de métrologie (CIM 2019), Paris, France, 24-26 septembre 2019.

ALLAL D. and ZIADÉ F., “Calibration of on chip microwave power sensors”, European Microwave Week 2019, Paris, France, 29 sept. - 4 oct. 2019.

ZIADÉ F., “Key energy figures in ICT sector and main aspect of the top-down approach adopted in the European Project in Metrology ADVENT”, European Microwave Week 2019, Paris, France, 29 sept. - 4 oct. 2019.

MORÁN-MEZA J., DELVALLÉE A., ALLAL D. and PIQUEMAL F., “Metrology for capacitance measurements using Scanning Microwave Microscope”, European Microwave Week 2019, Paris, France, 29 sept. - 4 oct. 2019.

MORÁN-MEZA J., DELVALLÉE A., ALLAL D. and PIQUEMAL F., “A substitution method for capacitance calibration using scanning microwave microscopy”, 12th Seminar on Quantitative Microscopy (QM) and 8th Seminar on nanoscale Calibration Standards and Methods (Nanoscale 2019), Braunschweig, Germany, 15-16 October 2019.

ALLAL D., “SAR measurement using vector probes and impact of Metrology on Standardization processes”, IEC TC 106 Meeting, Tokyo, Japan, 11-15 novembre 2019.

Publications

BUCHTER A., HOFFMANN J., DELVALLÉE A., BRINCIOTTI E., HAPIUK D., LICITRA C., LOUARN K., ARNOULT A., ALMUNEAU G., PIQUEMAL F., ZEIER M. and KIENBERGER F., “Scanning microwave microscopy applied to semiconducting GaAs structures”, Review of Scientific Instruments, 2018, 89, 023704, DOI: 10.1063/1.5015966.

JECKELMANN B. and PIQUEMAL F., “The elementary charge for the definition and realization of the ampere”, 2018, Annalen der Physik 2018, 531, 5, DOI: 10.1002/andp.201800389.

JOUAULT B., SCHOPFER F. and POIRIER W., “Beauty of quantum transport in Graphene”, in Epitaxial Graphene on Silicon Carbide - Modeling, Characterization And Applications (Chapitre 7), Gemma Rius et Philippe Godignon, Jenny Stanford Publishing, 2018, ISBN 9789814774208, DOI: 10.4032/9781315186146.

LOUARN K., CLAVEAU Y., MARIGO-LOMBART L., FONTAINE C., ARNOULT A., PIQUEMAL F., BOUNOUH A., CAVASSILAS N. and ALMUNEAU G., “Effect of low and staggered gap quantum wells inserted in GaAs tunnel junctions”, Journal of Physics D: Applied Physics, 2018, 51, 14, DOI: 10.1088/1361-6463/aab1de.

OUAMEUR M., ZIADE F. and LE BIHAN Y., “Novel broadband calibration method of current shunts based on VNA”, IEEE Trans. Instrum. Meas., 2018, 68, 3, 854–863, DOI: 10.1109/tim.2018.2855499.

OUAMEUR M., ZIADE F. and LE BIHAN Y., “Towards a calculable standard shunt for current measurements at 10 A and up to 1 MHz”, IEEE Trans. Instrum. Meas., 2018, 68, 6, 2215-2222, DOI: 10.1109/tim.2018.2884553.

 

Communications

BRUN-PICARD J., DJORDJEVIC S., POIRIER W. and SCHOPFER F., “Graphene for quantum electrical metrology and the revised International System of Units SI”, ImagineNano/GraphIn 2018, Bilbao, Spain, 13-15 mars 2018.

SCHOPFER F., “Graphene for quantum electrical metrology and the revised International System of units SI”, ImagineNano/GraphIn 2018, Bilbao, Spain, 13-15 mars 2018.

DELVALLÉE A., MORAN J., PIQUEMAL F. et ALLAL D., « Evaluation d’une méthode d’étalonnage pour la mesure de capacités par SMM », Forum des microscopies à sonde locale, La Rochelle, France, 19-23 mars 2018.

BRUN-PICARD J., DAGHER R., MICHON A., JOUAULT B., MAILLY D., POIRIER W. and SCHOPFER F., “Exploring the electron transport in quantum Hall devices based on graphene grown by CVD on SiC to improve the electrical resistance standard”, International Symposium on Quantum Hall Effects and Related Topics (QHE 2018), Max Planck Institute, Stuttgart, Germany, June 27-29, 2018.

PIQUEMAL F., “Quantum electrical standards: Key role in the revision of the SI”, Measurement at the Crossroads (MAC 2018) - History, philosophy and sociology of measurements, Université Paris Diderot, Paris, France, 27-29 juin 2018.

ALLAL D., MORAN-MEZA J., DELVALLÉE A., KHAN M.S. and PIQUEMAL F., “Nano-microscale electrical characterization of copper thru silicon vias in 3D staked integrated circuits”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8-13 juillet 2018, DOI: 10.1109/CPEM.2018.8501198.

AMARIPADATH D., ROCHE R., JOSEPH-AUGUSTE L., ISTRATE D., FORTUNE D., BRAUN J.P. and GAO F., “Measurement of supraharmonic emissions (2 – 150 kHz) in real grid scenarios”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8-13 juillet 2018, DOI: 10.1109/CPEM.2018.8501185.

AZIB J., BRUN-PICARD J., SCHOPFER F., POIRIER W. and DJORDJEVIC S., “Towards an improved programmable quantum current generator”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8-13 juillet 2018, DOI: 10.1109/CPEM.2018.8501115.

BRUN-PICARD J., DAGHER R., MAILLY D., NACHAWATY A., JOUAULT B., MICHON A., POIRIER W. and SCHOPFER F., “Quantum Hall resistance standard in Graphene grown by CVD on SiC: State-of-the-Art of the Experimental Mastery”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8-13 juillet 2018, DOI: 10.1109/CPEM.2018.8501087.

GIORDANO D., CLARKSON P., GARNACHO F., VAN DEN BROM H.E., DONADIO L., FERNANDEZ-CARDADOR A., FILIPPINI N., GALLO D., ISTRATE D., DE SANTIAGO LAPORTE A., MARISCOTTI A., MESTER C., NAVARRO N., PORZIO M., ROSCOE A. and ŠÍRA M., “Accurate measurements of energy, efficiency and power quality in the electric railway system”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8-13 juillet 2018, DOI: 10.1109/CPEM.2018.8500811.

OUAMEUR M., ZIADE F. and LE BIHAN Y., “Design and modelling of a shunt for current measurements at 10 A and up to 1 MHz: a theoretical approach”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8-13 juillet 2018, DOI: 10.1109/CPEM.2018.8500844.

OUAMEUR M., ZIADE F. and LE BIHAN Y., “Theoretical basis of a high frequency matching approach to calibrate current shunt standards up to 1 MHz”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8-13 juillet 2018, DOI: 10.1109/CPEM.2018.8501135.

OUAMEUR M., ZIADE F. and LE BIHAN Y., “Calibration of current shunt standards in the megahertz region”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8-13 juillet 2018, DOI: 10.1109/CPEM.2018.8501255.

POIRIER W., LEPRAT D., SCHOPFER F., “Towards 10-10 accurate resistance bridge at LNE”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8-13 juillet 2018, DOI: 10.1109/CPEM.2018.8501068.

DJORDJEVIC S., SCHOPFER F. and POIRIER W., “Advances in quantum electrical standards”, 9e Colloque annuel du GDR Ingénierie Quantique, des Aspects Fondamentaux aux Applications (IQFA 2018), Montpellier, France, 14-16 novembre 2018.

POIRIER W., « L’ampère et les unités électriques à l’ère quantique », Cycle de Conférences du LNE « les jeudis de la mesure », Paris, France, 29 novembre 2018.

POIRIER W., « L’ampère à l’ère quantique », Conférence-débat Le nouveau système international d’unités (SI) fondé sur un choix de constantes physiques fondamentales de l’Académie des Sciences, Paris, France, 4 décembre 2018.

DJORDJEVIC S., SCHOPFER F. and POIRIER W., “Advances in quantum electrical standards”, Workshop on Use-cases from quantum technologies for sensing and metrology, Grenoble, France, 10-11 décembre 2018.

SCHOPFER F., DJORDJEVIC S. and POIRIER W., “Quantum electrical metrology and the Revised International System of Units – SI”, Séminaire du Master2 Matière Condensée de l’Université Grenoble-Alpes, Grenoble, France, 18 décembre 2018.

SCHOPFER F. and POIRIER W., “Exploring the electron transport in quantum Hall devices based on graphene grown by CVD on SiC to improve the electrical resistance standard”, International Symposium on Quantum Hall Effects and Related Topics (QHE 2018), MPI, Stuttgart, Allemagne, 27-29 juin 2018.

AZIB J., DJORDJEVIC S., BRUN-PICARD J., SCHOPFER F. and POIRIER W., “Towards an improved Programmable Quantum Current Generator”, GDR 2426 Physique quantique mésoscopique – Session plénière 2018, Aussois, France, 3-6 décembre 2018.

DJORDJEVIC S., AZIB J., BRUN-PICARD J., SCHOPFER F. and POIRIER W., “Towards and improved programmable quantum current generator”, GDR Physique quantique mésoscopique à Aussois du 3 au 6 décembre 2018.

MORÁN-MEZA J., DELVALLÉE A., ALLAL D. and PIQUEMAL F., “Capacitance measurements at nanoscale with scanning microwave microscopy (SMM)”, Congrès national C’nano 2018, Toulon, France, 11-13 décembre 2018.

 

Publications

AHMAD S., CHARLES M., ALLAL D., NEGI P.S. and OJHA V.N., “Realization of 2.4mm coaxial microcalorimeter system as national standard of microwave power from 1 MHz to 50 GHz”, Measurement, 2018, 116, 106-113, online : 28 October 2017, DOI: 10.1016/j.measurement.2017.10.063.

DJOKIĆ B., GHOHROODI-GHAMSARI B., PIQUEMAL F. and ALLAL D., “Guest Editorial Special Section on the Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2016)”, IEEE Trans. Instr. Meas., Special Issue CPEM 2016, 2017, 66, 6, DOI: 10.1109/TIM.2017.2695678.

KHAN M.S., SÉRON O., THUILLIER G., THÉVENOT O., GOURNAY P. and PIQUEMAL F., “Development of a programmable standard of ultra-low capacitance values”, Rev Sci Instrum., 2017, 88, 5, 055109, DOI: 10.1063/1.4983337.

LOUARN K., CLAVEAU Y., HAPIUK D., FONTAINE C., ARNOULT A., TALIERCIO T., LICITRA C., PIQUEMAL F., BOUNOUH A., CAVASSILAS N. and ALMUNEAU G., “Multiband corrections for the semi-classical simulation of interband tunneling in GaAs tunnel junctions”, Journal of Physics D: Applied Physics, 2017, 50, 38, 385109, DOI: 10.1088/1361-6463/aa804e.

PIQUEMAL F., JECKELMANN B., CALLEGARO L., HALLSTROM J., JANSSEN J.T., MELCHER J., RIETVELD G., WRIGHT P., ZEIER M. and ZIEGNER U., “Metrology in Electricity and Magnetism: EURAMET activities today and tomorrow”, Metrologia, 2017, 54, 5, R1–R24, DOI: 10.1088/1681-7575/aa7cae.

SCHURR J., FLETCHER N., GOURNAY P., THÉVENOT O., OVERNEY F., JOHNSON L., XIE R. and DIERIKX E., “Final report of the supplementary comparison EURAMET.EM-S31 comparison of capacitance and capacitance ratio”, Metrologia, 2017, 54, Tech. Supp., DOI: 10.1088/0026-1394/54/1A/01016.

 

Communications

CHARLES M., « Caractérisation de la forme d’onde de signaux dynamiques ultra-rapides (>100 GHz) par échantillonnage électro-optique », Plénière du Groupe thématique Télécom, Université Paris-Est de Créteil, France, 23 janvier 2017.

BUCHTER A. et al., “Scanning Microwave Microscopy applied to dopant density extraction”, German Physical Society Spring Meeting 2017, Dresden, Germany, March 19-24, 2017.

PHAM BUI T.D., ALLAL D., ZIADÉ F. and BERGEAULT E., “Calibration standards for on-wafer mixed-mode S-parameter measurement”, Keysight European Metrology Workshop, Prague, Czech Republic, 6-7 avril 2017.

PHAM BUI T.D., ALLAL D., ZIADÉ F. and BERGEAULT E., « Conception d’étalons coplanaires couplées pour la méthode d’étalonnage Multimode TRL », XXes Journées Nationales Micro-ondes, Saint-Malo, France, 16-19 mai 2017.

BUCHTER A. et al. “EMRP-SolCell: Scanning Microwave Microscopy applied to semiconducting GaAs structures”, 2017 Spring Meeting (e-MRS), Strasbourg, France, May 22-26, 2017.

ALLAL D., « Métrologie dans le domaine THz Etalons et méthodes de référence », Journée-pilote sur les applications industrielles des nanotechnologies du THz et MIR du GDR Nanoteramir, Campus Gérard-Mégie du CNRS, Paris, France, 10 juillet 2017.

AMARIPADATH D., ROCHE R., JOSEPH-AUGUSTE L., ISTRATE D., NDILIMABAKA H., BRAUN J-P. and GAO F., “Power quality disturbances on smart grids: overview and real grid measurements”, 52nd International Universities Power Engineering Conference (UPEC 2017), Heraklion, Greece, August 28-31, 2017.

ELG A-P., LINDGREN M., HEDEKVIST P.O., EBENHAG S.C., HÄLLSTRÖM J., ISTRATE D., KIIVERI P., NIEWCZAS P. and FUSIEK G., “A Metrology grade fibre optical current sensor”, 20th International Symposium on High Voltage Engineering (ISH 2017), Buenos Aires, Argentina, August 28 – September 1, 2017.

ALLAL D. and LITWIN A., “Establishing of traceability for waveguide S parameter measurements at LNE”, 18th International Metrology Congress (CIM 2017), Paris, France, 19-21 septembre 2017.

ALLAL D., DELVALLÉE A., KHAN M.S. and PIQUEMAL F, “Low frequency and radiofrequency electrical metrology applied to 3D stacked circuits”, 18th International Metrology Congress (CIM 2017), Paris, France, 19-21 septembre 2017.

CHARLES M., « Propriétés électromagnétiques matériaux par la mesure des paramètres S sur ligne de transmission », 18th International Metrology Congress (CIM 2017), Paris, France, 19-21 septembre 2017.

DELVALLÉE A., KHAN M.S., ALLAL D. and PIQUEMAL F., “Electrical characterization of multi-junction solar cells by scanning probe microscopy (SMM and Rrsiscope)”, 18th International Metrology Congress (CIM 2017), Paris, France, 19-21 septembre 2017.

PHAM BUI T.D., ALLAL D., ZIADÉ F. and BERGEAULT E., “Designing coupled coplanar waveguide standards for on-wafer mixed-mode S-parameter measurement”, 18th International Metrology Congress (CIM 2017), Paris, France, 19-21 septembre 2017.

LOUARN K.et al., “Pseudomorphic and Metamorphic (Al)GaAsSb/(Al)InGaAs Tunnel Junctions for GaAs Based Multi-Junction Solar Cells”, European photovoltaic solar energy conference and exhibition (EU PVSEC), Amsterdam, Pays-Bas, Septembre 2017.

ARNOULT A. et al. « Nouvelles techniques instrumentales liées à l’épitaxie et nouveaux systèmes », Conférence plénière du GDR PULSE, Paris, France, 2-5 octobre 2017.

LOUARN K. et al., « Jonctions tunnel AlGaAsSb/AlGaInAs accordées et relaxées sur substrat GaAs pour les applications photovoltaïques », Conférence plénière du GDR PULSE, Paris, France, 2-5 octobre 2017.

OUAMEUR M., ZIADÉ F. and LE BIHAN Y., “Design and Modelling of a 10 A Current Shunt for Measurements  up to 1 MHz”, Contact Persons EURAMET TC-EM Meeting, Caparica, Portugal, 3-4 octobre 2017.

DELVALLÉE A., KHAN M.S., MORÁN-MEZA J., LOUARN K., ALLAL D. and PIQUEMAL F., “Electrical characterization of multi-junction solar cells by scanning probe microscopy (SMM and Resiscope)”, Contact Persons EURAMET TC-EM Meeting, Caparica, Portugal, 3-4 octobre 2017.

BRUN-PICARD J., DAGHER R., MICHON A., JOUAULT B., MAILLY D., POIRIER W. and SCHOPFER F., “Exploring the electron transport in quantum Hall devices based on graphene grown by CVD on SiC to improve the electrical resistance standard”, Colloque annuel du GDR Graphene & Co, Aussois, France, 15-19 octobre 2017.

BRUN-PICARD J., DJORDJEVIC S., POIRIER W. and SCHOPFER F., “Towards a quantum electrical SI multimeter”, Réunion de lancement du DIM SIRTEQ, IOGS Palaiseau, France, 20 octobre 2017.

MORAN J., DELVALLÉE A., KHAN M.S. et PIQUEMAL F., « Etude de TSV (through silicon via) par microscopie champ proche à sonde microonde », 7es rencontres annuelles du club nanoMétrologie, Lyon, France, 5 décembre 2017.

KHAN M.S., DELVALLÉE A., LOUARN K., MORAN J., ALLAL D., ARNOULT A., ALMUNEAU G., PIQUEMAL F., « Caractérisation des propriétés électriques de matériaux III-V par microscopie à sonde microonde (SMM) pour les cellules solaires multi-jonction », Journées Nationales du Photovoltaïque (JNPV 2017), Dourdan, France, 5-8 décembre 2017.

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Publications

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HÄLLSTRÖM J., ELG A.-P., HAVUNENE J. and GARNACHO F., (Others participants: AGAZAR M., MEISNER J., ROCCATO P., MEREV A., WAKIMOTO T., ZHAO W., LI Y., DIAZ R., PARKS H. and DUBROVSKAYA T.), “Supplementary comparison EURAMET.EM-S42, comparison of lightning impulse (LI) reference measuring systems”, Metrologia, 2021 (on line 17Dec2020), 58, 1A Techn. Suppl., 01001, DOI: 10.1088/0026-1394/58/1A/01001.

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CROTTI G., van den BROM H.E., MOHNS E., TINARELLI R., LUISO M., STYBLIKOVA R., AGAZAR M., CAYCI H., MAZZA P., MEYER J. and ALMUTAIRI M., “Measurement methods and procedures for assessing accuracy of instrument transformers for power quality measurements”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Joint NCSLI/CPEM 2020, 24-28 August 2020, Virtual meeting, Proceedings DOI: 10.1109/CPEM49742.2020.9191698.

DJORDJEVIC S., POIRIER W., DRUNG D. and GÖTZ M., “Comparison of the Programmable Quantum Current Generator and an Ultrastable Low-noise Current Amplifier”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Joint NCSLI/CPEM 2020, 24-28 August 2020, Virtual meeting, Proceedings DOI: 10.1109/CPEM49742.2020.9191863.

KAZEMIPOUR A., HOFFMANN J., WOLLENSACK M., ALLAL D., HUDLICKA M., RUEFENAC J., STALDER D. and ZEIER M., “VNA-based material characterization in THz domain without classic calibration and time-gating”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Joint NCSLI/CPEM 2020, 24-28 August 2020, Virtual meeting, Proceedings DOI: 10.1109/CPEM49742.2020.9191818.

KHAN M.S., AGAZAR M. and LE BIHAN Y., “Development of a standard measuring system for high-voltage nanosecond pulse measurements”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Joint NCSLI/CPEM 2020, 24-28 August 2020, Virtual meeting, Proceedings DOI: 10.1109/CPEM49742.2020.9191925.

PHAM BUI T.D., ALLAL D., ZIADÉ F. and BERGEAULT E., “Nonlinear uncertainty propagation of on-wafer mixed-mode S parameter measurements using Multimode-TRL calibration”, CPEM 2020 du 24 au 28 août 2020, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Joint NCSLI/CPEM 2020, 24-28 August 2020, Virtual meeting, Proceedings DOI: 10.1109/CPEM49742.2020.9191841.

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ELG A.P., GARNACHO F., AGAZAR M., MEISNER J., MEREV A., HOUTZAGER E., HAELLSTROEM J., LAHTI K., MIER ESCURRA C., PLATERO C.A., MICAND T., STEINER T. and VOSS A., “Research project EMPIR 19ENG02 Future Energy”, VDE Hochspannungstechnik 2020, 9-11 November 2020, Online Event, Proceedings: ETG-Fb. 162, e-book: ISBN 978-3-8007-5355-0.

MEISNER J., GOCKENBACH E., SAADEDDINE H., HAVUNEN J., SCHICHLER U., ELG A.P., GARNACHO F., ROCCATO P.E., MEREV A., LAHTI K., BACKHAUS K., ORREA A. and STEINER T., “Support for standardisation of high voltage testing with composite and combined wave shapes”, VDE Hochspannungstechnik 2020, 9-11 November 2020, Online Event, Proceedings: ETG-Fb. 162, e-book: ISBN 978-3-8007-5355-0.

GARNACHO F., ROVIRA J., KHAMLICHI A., SIMÓN P., GARCÍA T. and ISTRATE D., “Calibration set-up for energy measuring systems installed in AC railway systems”, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (IEEE VPPC 2020), 18 Nov – 16 Dec. 2020, Gijon, Spain, Online Event.

Le LNE participe à ce projet européen (JRP MyRailS) dont le but est de développer des moyens métrologiques permettant de mesurer l'énergie électrique absorbée (ou restituée) par un train et de surveiller, en temps réel et in situ, la qualité de l’énergie d’alimentation des systèmes électriques ferroviaires.

Objectifs du JRP

Développement de méthodes et de bancs d’étalonnage en laboratoire et à bord du train ainsi que des algorithmes robustes de traitement de données pour la mesure de l’énergie ; tous les principaux systèmes européens d'alimentation (25 kV / 50 Hz, 15kV / 16,7 Hz, 3kV / DC, 1,5 kV / DC, 750 V / DC et 600 V / DC) sont pris en compte ;

Développement d’une architecture de surveillance en temps réel de la qualité de l’énergie du système ferroviaire sur l’ensemble du territoire européen ;

Mise en place d’outils de mesure et de simulation pour quantifier l'amélioration, en termes d'économie d'énergie, apportée par l'installation de nouvelles sous-stations réversibles (RSS) ;

Analyse, développement et mise en œuvre d’algorithmes d'éco-conduite.

Résumé et résultats

Afin d'établir un espace européen unique de chemin de fer, la Commission européenne a réglementé, en 2014, la mesure et la facturation de l'énergie électrique à travers deux spécifications techniques d'interopérabilité : celle relative au sous-système d’énergie et l'autre sur le matériel roulant. En 2019, les États membres doivent avoir mis en place un système de collecte de données pour une facturation sur la base du comptage d'énergie. Comme pour les réseaux de distribution et de transmission de l’énergie électrique en général, des systèmes de mesure caractérisés sont les outils essentiels pour la gestion « intelligente » de l'énergie consommée sur le réseau ferré.

Sachant que tous les trains roulant sur le réseau ferroviaire européen doivent payer l'énergie électrique sur la base de la consommation réelle, ce projet européen a été financé dans le cadre du programme EMPIR d’EURAMET pour développer les moyens et les méthodes de mesure traçable de l'énergie consommée. Sachant que les mesures seront réalisées dans des conditions difficiles tant du point de vue de la mise en œuvre (à bord des trains) que de la nature même des signaux électriques, par essence très perturbés.

Le projet européen a débuté en septembre 2017 pour se terminer début 2021. Le programme de travail avait été réparti entre les 16 partenaires et était coordonné par l’INRIM (Italie). Le projet a été structuré en 4 lots de travail technique et 2 lots de management du projet et de diffusion des connaissances :

  • WP1 -   Étalonnage de la fonction de mesure d’énergie (EMF) de systèmes travaillant en tensions AC et DC ;
  • WP2 -   Méthode de mesure harmonisée et synchronisée de la puissance et de l’énergie et d’évaluation de la qualité de l’énergie ;
  • WP3 -   Outils de mesure et de simulation visant à soutenir la distribution de sous-stations réversibles (RSS) ;
  • WP4 -   Procédures de mesure et scénarios modélisés pour quantifier le gain apporté par les stratégies de gestion de l'éco-conduite.

Pour obtenir plus d'informations sur le JRP MyRailS : site internet du JRP-MyRailS

Le laboratoire « Électricité basse fréquence » du LNE a été impliqué principalement dans le WP1 et le WP2 pour exécuter les actions suivantes :

  • Développement d’un système de référence pour l’étalonnage en laboratoire de la fonction de mesure d’énergie (EMF) de systèmes travaillant en tension alternative (AC) ;
  • Étalonnage d’un EMF à bord des trains ;
  • Constitution d’une base de données de formes d’ondes de test et de systèmes de mesures de puissance et d’énergie embarqués à bord des trains ;
  • Implémentation d’une architecture de zone étendue pour la surveillance de la propagation de la puissance et de l’énergie.

La première action a été menée en tant que responsable et acteur majeur tandis que les trois dernières actions ont été une collaboration indirecte, par la mise en œuvre du système développé lors de la première action.

Au cours de ce JRP, le LNE a donc conçu et réalisé un banc d’étalonnage des systèmes de mesure d’énergie (EMS) utilisés à bord de trains et alimentés en courant alternatif. Plus précisément, ce système de référence, déplaçable dans les motrices des trains, comprend :

  • une source fictive construite à partir d’un potentiel de 25 kV à 50 Hz et d’un courant sinusoïdal ou déformé pouvant atteindre 500 A en valeur efficace avec un contenu harmonique allant jusqu’à 5 kHz (1% de la composante fondamental) ;
  • un système de mesure de référence constitué des capteurs étalon de tension ou de courant et des numériseurs de précision ;
  • un logiciel de pilotage et de synchronisation des instruments d’acquisition, de traitement de données et de calcul des grandeurs électriques d’intérêt.

Le fonctionnement du banc d’étalonnage est conçu pour répondre à la norme NF EN 50463-2 qui fixe les exigences applicables à la fonction de mesure d’énergie d’un système EMS à utiliser à bord des trains.

En 2020, un système industriel de mesure d’énergie a pu être étalonné avec le banc réalisé.

Le LNE a contribué à la rédaction de la procédure d’étalonnage des systèmes de mesure de l'énergie utilisés dans les trains à courant alternatif, en collaboration avec le laboratoire espagnol LCOE qui a travaillé sur la génération des hautes tensions AC avec des harmoniques allant jusqu’à 5 kHz.

En 2021, l’étalonnage d’un système embarqué à bord d’une motrice (en collaboration avec le laboratoire LCOE) est testé. Les travaux réalisés au cours du JRP ont été présentés lors d’un séminaire de conclusion du projet fin janvier 2021. Le LNE a pu présenter ses résultats et des vues filmées du banc d’étalonnage réalisé au laboratoire.

Présentation du banc d'étalonnage réalisé au LNE :

Résultats du LNE présentés lors du séminaire de clôture du JRP (28 janvier 2021) : voir présentation ci-contre
Résultats LNE JRP-MyRailS (1.52 Mo)
Document pdf - 1,5 Mo

Impacts scientifiques et industriels

  • Industrie : Ce projet apportera de la fiabilité et de la précision dans la facturation de l’énergie consommée à bord des trains par le développement de références de mesure et de banc d’étalonnage spécifiquement adaptés aux mesures de l’énergie véhiculées par des signaux électriques très perturbés que sont les signaux d’alimentation des systèmes ferroviaires. De plus, le développement de bancs de test de CEM avec ces signaux spécifiques permettra d’augmenter la performance des systèmes embarqués. La possibilité de caractériser et de surveiller la qualité de l’énergie délivrée en temps réel permettra aux fabricants de sous-stations d’améliorer leurs systèmes d'alimentation ferroviaire en courant continu.
  • Métrologie et communauté scientifique : Les résultats du projet permettront de disposer de nouvelles méthodes et moyens d'étalonnage adaptés aux transducteurs électroniques compacts à courant alternatif et continu utilisés dans des conditions ferroviaires difficiles. En plus de la fiabilité des instruments de mesure apportée par les étalonnages, un guide des conditions de conduite en situation d’économie d’énergie (éco-conduite) énergie complète l’impact du projet pour les utilisateurs finaux des systèmes ferroviaires.
  • Réglementation/Normalisation : À l’issue de ce projet, le règlement (UE) n° 130/2014 de la Commission européenne concernant une spécification technique d'interopérabilité relative aux sous-systèmes "matériel roulant" - locomotives et matériel roulant voyageurs - du système ferroviaire pourra être mis en œuvre. Le consortium apportera ses connaissances techniques aux comités techniques de CEI/CENELEC spécialisés dans les mesures d'énergie à bord (TC9X, TC38 et TC85) ainsi qu’aux organisations de métrologie légale OIML (TC12) et WELMEC (WG11).
  • Économie/Société/environnement : Les travaux effectués dans le cadre de ce projet contribueront à la création d'un réseau ferroviaire moderne, compétitif et intégré. Cela est une priorité de l'UE, de développer un système de transport durable et un marché libre et compétitif. La maîtrise de l’énergie consommée et l’amélioration des systèmes électriques à bord des trains, à l’échelle paneuropéenne, permettra de réduire significativement la consommation d'énergie et, par conséquent, les émissions de dioxyde de carbone.

Publications et communications du LNE

Istrate D., “Laboratory calibration of EMF working under AC supply – LNE contribution since month 18”, 3rd annual JRP MyRailS meeting, December 2020, Madrid, Spain.

Istrate D., Soccalingame S., Fortune D., Rovira J., Garnacho F., Sira M., “Laboratory calibration of energy measurement systems (EMS) under AC distorted waveforms”, MDPI Sensors, Special Issue Advanced Transducers and  Systems for Voltage and Current Measurement, Nov. 2020, 20, 6301, DOI: 10.3390/s20216301.

Garnacho F., Rovira J., Khamlichi A., Simón P., García T., Istrate D., “Calibration set-up for energy measuring systems installed in AC railway systems”, I2MTC 2020, IEEE International Instrumentation & Measurement Technology Conference, 25-28 May 2020, Valamar Lacroma, Dubrovnik, Croatia.

Giordano D., Clarkson P., Garnacho F., van den Brom H.E., Donadio L., Fernandez-Cardador A., Filippini N., Gallo D., Istrate D., De Santiago Laporte A., Mariscotti A., Mester C., Navarro N., Porzio M., Roscoe A., Šíra M., “Accurate Measurements of Energy, Efficiency and Power Quality in the Electric Railway system”, CPEM 2018, 8-13 July 2018, Paris, France. DOI: 10.1109/CPEM.2018.8500811.

Partenaires du JRP MyRailS

Le projet européen (JRP) est coordonné par l’INRIM (Italie) et réunit 16 partenaires :

  • INRIM (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica), Italie
  • CMI (Cesky Metrologicky Institut), République tchèque
  • FII (Fundación para el Fomento de la Innovación Industrial), Espagne
  • LNE, France
  • NPL, Royaume-Uni
  • VSL, Pays-Bas
  • Universidad Pontificia Comillas, Espagne
  • HRI (Hitachi Rail), Italie
  • Metro de Madrid, Espagne
  • RFI (Rete Ferroviaria Italiana), Italie
  • Railenium, France
  • University of Strathclyde, Royaume-Uni
  • Università degli studi della Campania Luigi Vanvitelli, Italie
  • Trenitalia, Italie
  • ASTM (Analysis, Simulation, Test and Measurement), Suisse
  • METAS, Suisse

Le LNE participe à ce projet européen (JRP IT4PQ) dont le but est de développer des moyens métrologiques permettant d’étalonner des transformateurs électriques. Ces derniers sont utilisés pour mesurer la qualité de l’énergie du réseau électrique, en présence de signaux distordus, et de proposer au comité de normalisation CEI-TC38 des éléments pour évaluer les performances de ces transformateurs.

Objectifs du JRP

Définir et vérifier expérimentalement des indicateurs de performance spécifiques à un transformateur de courant ou de tension en présence d’un signal distordu habituellement présent sur le réseau de distribution de l’électricité ;

Adapter les systèmes de référence des laboratoires nationaux de métrologie à l’étalonnage des transformateurs de tension et de courant en présence de signaux distordus jusqu’à 9 kHz ;

Évaluer la performance des transformateurs de tension en présence de plusieurs facteurs d’influence à la fois et en présence de signaux distordus jusqu’à 9 kHz ;

Fournir au comité de normalisation TC38 des recommandations, des paramètres et des procédures pour évaluer la performance des transformateurs en présence de signaux distordus.

Résumé et résultats

Les transformateurs (courant et tension) sont des éléments de base pour les mesures de la qualité de l’énergie sur les réseaux électriques. Ces instruments de mesure sont bien normalisés pour la fréquence fondamentale mais il n’existe pas de paramètres définis pour les fréquences supérieures, comme les composantes harmoniques de courant et de tension. Ce projet vise alors à répondre aux besoins spécifiques exprimés par le comité de normalisation CEI-TC38 « Transformateurs d’instruments », en définissant les paramètres spécifiques à mesurer pour évaluer leur performance à ces fréquences, c’est-à-dire pour des signaux distordus avec un contenu fréquentiel allant jusqu’à 9 kHz.

Le premier objectif de ce projet est alors de fournir des systèmes de mesure adaptés aux conditions réelles de fonctionnement, des procédures d’évaluation de leurs performances et des ordres de grandeurs d’incertitude de mesure de ces paramètres.

Face à ces nouvelles exigences, les laboratoires nationaux de métrologie doivent d’abord adapter leurs systèmes de référence pour effectuer des mesures exactes et traçables au Système international d’unités sur une bande de fréquences allant de la fréquence fondamentale et jusqu’à 9 kHz.

Le LNE va, dans le cadre de cette étude, adapter son système de mesure à échantillonnage qui est actuellement apte à prendre en compte des signaux à une fréquence fondamentale de 1 kHz. Tout d’abord, il est nécessaire de développer un nouvel algorithme pour la mesure des signaux distordus en utilisant la technique de la transformation de Fourier rapide, puis de caractériser un diviseur capacitif de référence adapter aux tensions allant jusqu’à 30 kV. Pour le besoin de l’étude, le LNE va concevoir un système de génération de signaux distordus en utilisant un amplificateur de puissance associé à un transformateur élévateur.

Le second objectif du projet est de fournir au comité de normalisation CEI-TC38 des procédures techniques pour évaluer la performance des transformateurs de mesure en présence de plusieurs facteurs d’influence (température, charge, vibration, phase, champ magnétique, etc.). Pour contribuer à l’atteinte de ces objectifs, le LNE va étudier l’influence combinée de la température et de la vibration sur l’étalonnage d’un transformateur de tension et en présence de signaux distordus. Le LNE effectuera des mesures suivant la procédure choisie et en faisant varier à la fois la température et les vibrations. Le but étant de fournir des indicateurs de performance, des procédures techniques et des incertitudes pour l’étalonnage d’un transformateur en présence de ces deux facteurs d’influence et en présence de signaux distordus.

À l’issue des mesures effectuées par tous les partenaires, le LNE effectuera la synthèse des résultats afin de proposer un guide de bonnes pratiques pour l’évaluation des performances des transformateurs en présence de plusieurs facteurs d’influence.

Le projet a débuté en août 2020 pour une durée de 3 années. Le programme de travail est réparti entre 11 partenaires et est coordonné par l’INRIM (Italie). Le projet est structuré en 4 lots de travail technique et 2 lots de management et de diffusion des connaissances :

  • WP1 -   Incertitudes limites des transformateurs de tension et de courant ;
  • WP2 -   Méthodes de mesure et systèmes de référence pour les indices de qualité de l’énergie ;
  • WP3 -   Performance des transformateurs dans différentes conditions de mesure.

Le LNE participe aux lots WP2 et WP3 pour :

  • mettre en place un système de mesure du rapport et du déphasage des signaux issus de deux transformateurs (étalon et inconnu) ; il sera utilisé pour caractériser les systèmes des partenaires ;
  • rédiger un guide de bonnes pratiques pour l’étalonnage des transformateurs en présence de signaux distordus dans le milieu industriel ;
  • étudier l’influence combinée (température et vibration) dans l’étalonnage d’un transformateur de tension et de la présence de signaux distordus : adaptation de son système de génération et de son système de référence suivant la nature de signaux distordus sélectionnés, mesures expérimentales suivant la procédure choisie en variant à la fois la température et les vibrations. Le but est de fournir des paramètres de performance, des procédures techniques et des incertitudes pour l’étalonnage d’un transformateur en présence de ces deux facteurs et en présence de signaux distordus qui feront l’objet d’un guide de bonnes pratiques pour l’évaluation des performances des transformateurs en présence de plusieurs facteurs influents.

Impacts attendus

  • Industrie : Ce projet apportera un soutien aux fabricants de transformateurs ainsi qu’aux opérateurs d’énergie électrique en permettant de se référer à méthodes reconnues (qui auront obtenues un consensus) pour l’évaluation des performances des instruments utilisés pour les mesures de qualité de l’énergie électrique. De plus les autorités de contrôle pourront de référer à des mesures fiables et traçables de l’efficacité de ces instruments, dans l’intérêt des consommateurs et d’une concurrence loyale.
  • Métrologie et communauté scientifique : Le projet permettra à cette communauté de bénéficier de nouvelles possibilités de mesure et de test de la plupart des transformateurs (courant/tension, inductif/faible puissance, sortie analogique/numérique) dans les conditions de mesure de la qualité de l’énergie. Cela impliquera la mise aux point de nouvelles références de mesure et fournira des données d’entrée pour le contrôle « intelligent » des réseaux électriques instrumentés (smart grids).
  • Normalisation : Ce projet aura un impact majeur sur les travaux de normalisation du CEN-CENELEC ou de la CEI. Les normes visées sont celles traitées par le comité technique CEI-TC38. Ce JRP créera des liens continus entre les partenaires du JRP et les membres des comités de normalisation, favorisant les échanges et les retombées pertinentes pour les utilisateurs.
  • Économie/Société/environnement : Les travaux effectués dans le cadre de ce projet apporteront plus de fiabilité dans la qualité de l’énergie électrique distribuée, au bénéfice de toute la société, puisqu’elle a un impact direct sur le fonctionnement des appareils électriques. De plus, la connaissance de la qualité de l’énergie avec les incertitudes de mesure plus faibles, conduira de fait à une meilleure connaissance de la qualité de l’énergie et permettra d’intervenir plus facilement et rapidement pour corriger d’éventuelles défaillances et sera d’une grande aide à la prévention de coupure générale d’alimentation. De plus, des incertitudes de mesure donnent plus de fiabilité aux expertises judiciaires effectuées pour évaluer des responsabilités en cas de dysfonctionnement d’installations ou d’appareils électriques.

Partenaires & Collaborations

Le projet européen (JRP) est coordonné par l’INRIM (Italie) et réunit 11 partenaires :

  • INRIM (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica), Italie
  • CMI (Cesky Metrologicky Institut), République tchèque
  • LNE, France
  • PTB (Technische Universitaet Braunschweig), Allemagne
  • TUBITAK (Turkiye Bilimsel ve Teknolojik Arastirma Kurumu), Turquie
  • VSL, Pays-Bas
  • RSE (Ricerca sul Sistema Energetico), Italie
  • SUN (Università degli studi della Campania Luigi Vanvitelli), Italie
  • TUD (Technische Universität Dresden), Allemagne
  • UNIBO (Alma mater studiorum Università di Bologna), Italie
  • SASO-NMCC (Saudi Standards, Metrology and Quality Organization), Arabie Saoudite

L’organisme de normalisation CEI, et particulièrement le comité technique TC38 “Instrument transformers”, est le bénéficiaire principal de ce JRP.

Avec l’arrivée de nouvelles sources d’énergie, les producteurs d’énergie électrique sont amenés à augmenter la haute tension électrique sur le réseau de transmission d’électricité, pouvant dépasser 1 000 kV en régime de courant continu, afin de préserver la qualité de l’énergie et l’efficacité de la transmission jusqu’au réseau de distribution de l’électricité. Ce projet européen vise à étudier les caractéristiques des composants électriques nécessaires pour la mise en œuvre et la surveillance des réseaux de transmission adaptés à la transmission d'électricité à très haute tension continue ou alternative.

Objectifs du JRP

Étendre l'étalonnage des haute tensions continues à au moins 1 600 kV, voire 2 000 kV, en développant de nouvelles méthodes et de nouveaux diviseurs ;

Étendre les méthodes d’étalonnage des systèmes de chocs de foudre à des tensions supérieures à 2500 kV avec une incertitude de mesure de la tension de crête supérieure à 1 %. Fournir des données de mesure des paramètres de temps, à savoir, résoudre les effets inexpliqués sur les mesures d'oscillations frontales, l’effet corona, l’effet de proximité et l’effet du câble de signal, données qui pourraient faire évoluer la norme CEI 60060-2 ;

Développer une ou plusieurs nouvelles méthodes de mesure de la linéarité des condensateurs HT avec une incertitude d'étalonnage cible de 80 µV/V à 800 kV, pour les systèmes de mesure de tension alternative ;

Développer et démontrer la mise en œuvre de techniques de mesure de décharges partielles pour tester des équipements en tension continue, en mettant un accent particulier sur la détection et la prévention des défaillances d'isolement dans les câbles et les convertisseurs ;

Faciliter l'adoption des technologies de mesure développées dans le cadre de ce projet par les fournisseurs d’instruments de mesure et les utilisateurs finaux (fabricants de cellules solaires et de générateurs d'énergie) en fournissant des données aux organismes de normalisation (IEC TC 113 et IEC TC 82).

Résumé et résultats

La demande croissante en énergie électrique ainsi que l’intégration croissante d’énergie d’origine renouvelable sur le réseau ont conduit à transmettre l’électricité en Europe sous la forme de haute tension à des niveaux plus élevés encore, afin de maintenir ou d’améliorer l’efficacité du réseau de transmission électrique. Par conséquent, les tests et la surveillance de la haute tension, au-delà des niveaux de tension couverts actuellement par les infrastructures de métrologie, sont nécessaires pour garantir la disponibilité et la qualité de l'approvisionnement.

Actuellement, il n’y a pas de possibilités de mesures traçables au SI pour les tensions continues au-delà de 1000 kV. Ce projet vise donc à étendre les capacités d’étalonnage des laboratoires nationaux de métrologie par la création d’une infrastructure de métrologie dans quatre domaines critiques : mesures fiables et traçables des impulsions de foudre au-dessus de 2 500 kV, traçabilité étendue des mesures en régime continu de courant de l'ultra-haute tension (CCHT) jusqu'au moins 1 600 kV, amélioration de la traçabilité du courant alternatif à haute tension (CCHT) par la détermination de la linéarité des condensateurs HT jusqu'à 800 kV, développement de techniques de mesure des décharges partielles pour les essais d'équipements soumis à une haute tension continue (CCHT).

Le projet a débuté en juin 2020 pour une durée de 3 années. Le programme de travail est réparti entre 11 partenaires, dont 7 laboratoires d’EURAMET et 4 laboratoires ou sociétés externes. Le projet est structuré en 4 lots de travail technique et 2 lots de management et de diffusion des connaissances :

  • WP1 -   Tests et étalonnages en très haute tension continue UHV-DC ;
  • WP2 -   Étalonnages en chocs de foudre pour les essais d’équipements en UHV ;
  • WP3 -   Détermination de la linéarité en tension des transformateurs et diviseurs ;
  • WP4 -   Développement de méthode pour le contrôle des réseaux HV continue notamment par la détection et la localisation des décharges partielles ;

Le LNE participe aux lots :

  • WP1, pour développer un diviseur de tension continue (HVDC) de 2 MV composé de cinq modules de 400 kV, en collaboration avec les partenaires européens. Chacun des diviseurs seront caractérisés indépendamment avant d’être assemblés puis caractérisés pour atteindre la tension de 2 000 kV avec des incertitudes de 200 µV/V ;
  • WP2, pour caractériser, avec l’aide des partenaires, les impulsions de tension de choc de foudre (simulateurs et mesures) afin d’étudier les oscillations des signaux présentes et éventuellement d’en corriger leurs effets ; des données de mesure pourront être fournies au comité de normalisation TC42 ;
  • WP3, pour la conception d’un condensateur HT de 800 kV avec les meilleures linéarités en tension (objectif de 10 μV/V), en collaboration avec un industriel français (Vettiner).

Ce JRP complète les travaux du LNE déjà entrepris en métrologie électrique des hautes tensions, étendre et améliorer les étalonnages à très haute tension continue et alternative et les mesures d'impulsions très courtes de tension, notamment dans le cadre des projets « Traçabilité des hautes tensions impulsionnelles » ou « Impulsions nanosecondes de tension jusqu’à 500 kV ». 

Pour obtenir plus d'informations sur le projet JRP EMPIR FutureEnergy: https://www.ptb.de/empir2020/futureenergy/home/

Impacts attendus

  • Industrie : Ce projet a eu le soutien de 15 industriels, allant du fournisseur d’énergie au laboratoire d’étalonnage en passant par les fabricants d’instruments de mesure ou de composants adaptés à la haute tension. Ils attendent un soutien de la métrologie pour le développement industriel de composants associés à la transmission de l’énergie électrique aussi bien sur des réseaux à courant continu qu’alternatif. Cela sera apporté par des possibilités de mesure et de caractérisation traçables au SI pour tester les performances des composants fabriqués, tels que des réacteurs, transformateurs, isolateurs, câbles, ou pour assurer le suivi de la qualité des signaux véhiculés ainsi qu’éventuellement en corriger les déformations.
  • Métrologie et communauté scientifique : Le projet permettra à cette communauté de bénéficier de nouvelles possibilités de mesure et de test des composants électriques pour les très hautes tensions. ;
  • Normalisation : Ce projet aura un impact majeur sur les travaux de normalisation de différents comités du CEN-CENELEC ou de groupes de travail de la CEI. Les normes visées sont celles traitées par les comités CEI-60060, CEI-60270 et CEI-61869, ainsi que les normes élaborées par les comités techniques CEI-TC38 et TC-42. D'autres organismes de normalisation et de pré-normalisation pourront en bénéficier : le TC-115, le TC-122, le TC-22F, et le CIGRE SC-D1 et les groupes de travail D1.63 et D1.66. Par exemple, en matière de décharge partielle en courant continu, traité par le groupe du CIGRE D1.63, les données issues du projet pourront faire évoluer la norme CEI-60270 ou même conduire à une nouvelle norme ; de même la norme CEI 60060-2 sur mesures de paramètres de temps des impulsions pourrait évoluer avec la prise en compte des impulsions de type chocs de foudre.
  • Économie/Société/environnement : Les progrès apportés par ce projet permettront d’améliorer la stabilité et l'exploitation du réseau, afin de garantir un approvisionnement énergétique durable et abordable en Europe. Les lignes de transmission électrique (entre les zones de production et les différents réseaux de distribution électrique) pourront être plus performantes du point de vue des pertes d'énergie sur de longues distances, par l’augmentation des valeurs de tension de transmission, ce qui conduit à terme à une réduction du coût de l’énergie électrique et une réduction de l'impact environnemental de l’infrastructure électrique. L'objectif premier de ce projet est bien de contribuer à la réduction des pertes sur le réseau européen et de préparer un futur réseau de transmission à très haute tension, stable. Cela a un impact direct sur la compétitivité de l'industrie européenne de l'électricité sur le marché international, entraînant des emplois supplémentaires, par la fourniture d’équipements de haute qualité et de grande fiabilité.

Partenaires & Collaborations

Le projet européen (JRP) est coordonné par le RISE (Suède) et réunit 11 partenaires :

  • RISE (Research Institutes of Sweden), Suède
  • FFII (Fundación para el Fomento de la Innovación Industrial), Espagne
  • LNE, France
  • PTB (Technische Universitaet Braunschweig), Allemagne
  • TUBITAK (Turkiye Bilimsel ve Teknolojik Arastirma Kurumu), Turquie
  • CMI, République tchèque
  • VSL, Pays-Bas
  • VTT (Teknologian tutkimuskeskus), Finlande
  • TAU (Tampereen korkeakoulusäätiö), Finlande
  • TU Delft (Technische Universiteit Delft), Pays-Bas
  • UPM (Universidad Poltécnica de Madrid), Espagne
  • Société APPAREILS VETTIVER, France