La dernière fois que nous nous sommes entretenus avec Shijia Li, en novembre, elle nous a parlé du test des relais de protection. Depuis, elle a été nommée chef de file de l'équipe Protection et Smart Grid au sein de la division AXES (Application, eXpertise et Simulation électrique) d'OPAL-RT. Cette fois-ci, elle parle à OPAL-RT Product News du système de test HIL à ondes progressives d'OPAL-RT.
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Enquêteur (IV) : "Bonjour Shijia. Tout d'abord, pouvez-vous nous dire quand nous avons introduit le système de test des ondes de déplacement ?"

Shijia Li (SL) : "Nous l'avons développé il y a environ un an et demi.

IV : "Notre logiciel simule des défauts sur des FPGA depuis un certain temps ; pourquoi n'avons-nous pas utilisé cette méthode auparavant ?"

SL : "Auparavant, le FPGA n'était pas utilisé pour tester les systèmes de protection. Il était utilisé pour simuler des dispositifs électroniques de puissance, des moteurs ou des entraînements, mais pas pour simuler un système électrique avec des lignes de transmission, etc. C'était la première fois que nous testions les composants du système électrique sur le FPGA ; c'était une nouvelle façon d'utiliser le FPGA. C'était la première fois que nous testions les composants du réseau électrique sur le FPGA ; c'était une nouvelle façon d'utiliser le FPGA.

IV : "Avant cela, toutes les protections étaient exécutées sur l'unité centrale ? Comment avons-nous fait cette percée ?"

SL : "C'est en fait une demande d'un client qui est à l'origine de ce projet. Il a construit un appareil contenant un algorithme et avait besoin d'un moyen de le tester. Les tests conventionnels[NDLR : basés sur l'unité centrale] ne fonctionnaient pas avec leur appareil, nous avons donc dû utiliser un modèle FPGA pour obtenir un pas de temps beaucoup plus petit. Un ingénieur a développé un modèle - plutôt un modèle mathématique - pour que le test s'exécute beaucoup plus rapidement sur un FPGA. Cette innovation nous a également incités à améliorer notre solveur. Les ingénieurs du client ont été tellement impressionnés par les résultats de notre modèle de ligne à paramètres constants (CP) qu'ils sont impatients de voir notre modèle de ligne dépendant de la fréquence (FD)".

IV : "Nous avons donc actuellement deux modèles de lignes différents ?"

SL : "Pour l'instant, nous n'avons que le modèle de la ligne CP, mais notre département R&D est en train de finaliser le modèle de la ligne FD."

IV : "Quelle est la différence entre les deux modèles ?"

SL : "Le modèle de ligne FD représente plus fidèlement les lignes aériennes que le modèle CP. Il a un contenu harmonique plus riche, qui représente avec une plus grande fidélité une ligne pendant un défaut ; avec le modèle de ligne FD, nous serons en mesure de tester les algorithmes de localisation de défauts TW à extrémité unique, ce qui est plus difficile."

IV : "Impressionnant. Il s'agit donc d'une innovation assez récente, les FPGA étant utilisés pour effectuer un travail aussi précis, dans ce contexte ?"

SL : "Oui. onde progressive est un phénomène à très haute fréquence, qui nécessite donc une simulation et un matériel plus rapides. Nos cartes d'E/S habituelles prennent un échantillon toutes les microsecondes, ce qui est suffisant pour les simulations entre 10 et 50 µs, mais lorsque nous simulons le phénomène d'onde progressive à 500 ns sur le FPGA, nous avons besoin de cartes d'E/S qui peuvent suivre à cette vitesse, afin d'obtenir une meilleure précision. Heureusement, nous disposons déjà d'une carte avec un taux d'échantillonnage de 2 MS/s."

IV : "Que faisaient les services publics avant cela ? Se contentaient-ils de dire "il y a un défaut quelque part entre les kilomètres 364 et 365", par exemple ?

SL : "On peut dire cela. Il existe d'autres moyens de détecter l'emplacement du défaut qui ne sont pas aussi précis que celui-ci ; cela dépend vraiment du fabricant. Elle est, par exemple, souvent exprimée en pourcentage du réglage, qui est lié à la longueur de la ligne, de sorte que plus la ligne est longue, moins la précision est grande."

IV : "Il s'agit d'une avancée en termes de réduction de la fourchette ?"

SL : "Oui, absolument. Cette idée a été lancée il y a longtemps, mais à l'époque, le relais lui-même ne disposait pas d'une puissance de calcul suffisante. Le processeur n'était pas assez rapide pour exécuter l'algorithme. Mais depuis que la technologie a évolué, il est possible de le mettre en œuvre sur le matériel. Pour comprendre à quel point il s'agit d'une avancée, il faut l'examiner dans le contexte opérationnel. Lorsqu'il y a un défaut sur une ligne, il y a des stratégies qui peuvent être utilisées pour éviter d'envoyer une équipe pour enquêter. Ces stratégies varient d'une compagnie d'électricité à l'autre et sont basées sur l'environnement autour de l'emplacement du défaut. Comme il n'y a pas de caméras partout, il faut faire des suppositions".

"Par exemple, dans les zones rurales, certains peuvent successivement fermer et rouvrir les disjoncteurs pour tenter de supprimer un défaut (dans le cas où un arbre est tombé sur une ligne, par exemple) afin de libérer la ligne. Si toutes les stratégies automatisées échouent ou, dans les zones urbaines denses, il est le plus souvent nécessaire d'envoyer une équipe pour enquêter, ce qui peut s'avérer très coûteux. Si l'équipe doit rechercher l'emplacement du défaut sur quelques kilomètres, cela peut prendre beaucoup de temps. C'est encore plus difficile, pour des raisons évidentes, avec des câbles enterrés. Les relais à ondes progressives pourraient permettre une réduction importante des coûts dans de nombreux cas. Il s'agit là d'une avancée décisive.

IV : "Il s'agit d'un processus HIL, n'est-ce pas ?"

SL : "Oui, il s'agit d'un processus de Simulation HIL (HIL), mais évidemment pas sur les lignes elles-mêmes. Il existe des testeurs qui peuvent être utilisés sur le terrain pour effectuer des tests simples d'injection de signaux. Mais ce que nous faisons est plus proche du laboratoire : nous utilisons les mêmes appareils, les mêmes paramètres. L'appareil que nous testons surveille la ligne. Nous remplaçons la ligne électrique réelle par notre simulateur : nous envoyons des signaux à l'appareil, mais celui-ci surveille les lignes sur le simulateur".

IV : "Et le contexte plus large dans lequel cela s'inscrit est celui du contrôle et de la protection, l'une de vos spécialités. Les essais d'ondes progressives étaient-ils une chose que les gens voulaient faire depuis un certain temps ?"

SL : "Ce n'est pas une idée nouvelle, mais cela fait peu de temps qu'elle a été mise en œuvre. C'est est C'est une nouvelle fonction, et certains de nos clients s'y intéressent. D'une manière générale, dans le contexte de l'industrie de la protection, cela serait considéré comme une innovationIl n'a pas été largement utilisé ou adopté par la plupart des entreprises de services publics. Nous voyons certains de nos clients en être aux premiers stades, essayant de convaincre les gens d'adopter cette technologie".

IV : "Comment cette technologie s'inscrit-elle dans l'industrie en général ?"

SL : "Les secteurs de la protection et du contrôle sont des secteurs ou des domaines très bien établis et matures au sein de l'industrie des systèmes électriques. Les dispositifs et schémas actuels ou les mises en œuvre dont nous disposons sont suffisamment bons pour protéger la plupart des systèmes électriques. Pour l'instant, il y a de nouvelles perspectives - l'introduction plus large de l'Énergierenouvelable Énergiepourraient poser de nouveaux défis. Et la technologie des ondes progressives, qui pose un défi en termes d'essais : c'est en fin de compte la raison pour laquelle nous développons cette solution.

"Le micro-réseau et sa protection sont également un sujet d'actualité dans ce domaine. Par ailleurs, en ce qui concerne les protections liées aux communications, nous utilisons de plus en plus de fibres optiques, et c'est donc un aspect que nous pourrions également tester. Cela nous amène à la norme IEC61850[Note de l'éditeur : article duProduct News Blogue à venir] : disons qu'avec un seul relais, nous pouvons désormais exécuter un grand nombre de fonctions complexes et, bien entendu, les tests deviennent eux aussi exponentiellement plus complexes.

IV : "Merci de nous parler à nouveau, Shijia."

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À propos de la personne interrogée

Shijia Li a obtenu une licence de l'Université de Zhejiang (Chine) en 2012 et une maîtrise de l'Université McGill (Canada) en 2015, toutes deux dans le domaine de l'ingénierie de l'énergie. Elle a rejoint OPAL-RT en mars 2015, où son travail se concentre sur la modélisation des systèmes électriques et les applications de simulation en temps réel avec les relais de protection et les PMU. Shijia est activement impliquée dans le développement de solutions techniques et la fourniture de formations avancées pour aider les utilisateurs à mieux utiliser les techniques de simulation en temps réel pour explorer les dernières technologies P&C/smart grid. Actuellement, Shijia dirige l'équipe Protection et Smart Grid au sein de la division AXES (Application, eXpertise et Simulation électrique) d'OPAL-RT.