DynaGrid Control Center : le centre de contrôle du réseau électrique de demain
Centre de contrôle DynaGrid
Énergie
27 mai 2020
L'entreprise
Le DynaGrid Control Center (DGCC) est un démonstrateur de recherche novateur développé conjointement par un consortium regroupant des institutions industrielles et universitaires allemandes de premier plan, notamment Siemens AG, l’Université technique d’Ilmenau (TUIL) et l’Université Otto-von-Guericke (OvGU). Financé par le ministère fédéral allemand de l'Économie et de l'Énergie e (BMWi), ce projet vise à maintenir la stabilité du réseau dans un contexte d'intégration massive d'Énergie s renouvelables et de démantèlement des centrales nucléaires et à charbon traditionnelles.
Les salles de contrôle constituent le cerveau de l’ensemble du système : elles contrôlent et surveillent tous les processus du réseau. Avec la décarbonisation de l’ensemble du système d’ Énergie , l’infrastructure électrique va transformer le mode de fonctionnement du réseau. La visualisation d’instantanés périodiques de l’état du système, qui représente aujourd’hui l’état de l’art, ne suffira plus pour l’exploitation future du réseau. Nous devons passer des « photos » aux « vidéos ». À cet égard, dans le cadre de ce projet, « les images ont appris à bouger ».
Prof. Dr.-Ing. Dirk Westermann
Chercheur principal et chef de projet, Université technique d'Ilmenau
Les défis
- Dynamique accrue du système : Le passage aux sources d'Énergie s renouvelables et à l'électronique de puissance rend les réseaux de transport de plus en plus complexes et instables, ce qui nécessite des décisions de réaffectation prises en une fraction de seconde.
- Risques liés au transport à longue distance : à mesure que les centrales électriques sont mises hors service, l’ Énergie e doit être transportée sur des distances plus longues, ce qui accroît le risque d’instabilités de fréquence et de tension.
- Limites de l'intervention manuelle : les salles de contrôle de pointe actuelles s'appuient sur des « instantanés » périodiques de l'état du réseau, ce qui s'avère insuffisant pour gérer la nature hautement dynamique des réseaux électriques de demain.
- Répartition géographique : le projet nécessitait une interconnexion fluide entre des simulateurs en temps réel et des centres de contrôle situés dans différentes villes (par exemple, Magdebourg et Ilmenau, distantes de 200 km).
La solution OPAL-RT
Le consortium a mis en place un environnement de simulation AC-DC hybride et distribué, en s'appuyant sur la technologie HIL de pointe d'OPAL-RT :
- plateforme de simulation en temps réel : les solutions HYPERSIM et OP5707 ont été utilisés pour la simulation en temps réel d’un modèle réduit du réseau de transport allemand et de postes de transformation numériques intelligents.
- Simulation HIL Intégration (HIL) : L'équipe a couplé la simulation en temps réel du réseau CA à du matériel VSC-HVDC physique à l'échelle du laboratoire afin d'étudier les comportements réels en exploitation.
- Communication multiprotocole : l'échange de données a été géré via les normes CEI 60870-5-104, C37.118 (données PMU) et CEI 61850, permettant de connecter l'environnement de simulation à un véritable centre de contrôle Siemens Spectrum Power 7.
- Infrastructure TIC distribuée : ce projet a permis de mettre en place une co-simulation entre plusieurs laboratoires, facilitant ainsi l'échange de données et la transmission de signaux de commande sur de longues distances avec une grande précision.
Les résultats
Le projet DGCC a permis de démontrer avec succès la nouvelle génération de gestion du réseau :
- Contrôle automatisé du réseau : mise au point de systèmes d'assistance permettant de prévenir automatiquement les coupures de courant et de prendre des mesures correctives à l'aide de la technologie VSC-HVDC, ce qui a permis de réduire les temps de réaction à moins d'une seconde.
- Évaluation dynamique de la sécurité (DSA) : intégration de l'apprentissage automatique et de la DSA pour détecter les goulots d'étranglement imminents en comparant les mesures phasorielles en temps réel à des données simulées.
- Protection adaptative : a permis l'optimisation continue et la communication des paramètres du contrôleur en fonction de l'état actuel du réseau via la norme CEI 61850.
- Modèles hybrides validés : simulation réussie d'un vaste réseau de transport d'électricité en courant alternatif de 400 kV comprenant deux lignes HVDC matérielles, permettant de vérifier les concepts de gestion des oscillations inter-zones.
- Une méthodologie tournée vers l'avenir : mise en place d'une méthodologie évolutive permettant d'intégrer de nouvelles technologies complexes dans les infrastructures de réseau existantes tout en garantissant un haut niveau de fiabilité de l'approvisionnement.
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