La co-simulation en temps réel, pourtant improbable, entre HYPERSIM et RTDS

La société

L'Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) est l'organisme chargé de coordonner et d'exploiter les infrastructures de production et de transport au sein du réseau électrique interconnecté brésilien. Le Brésil, qui occupe la 9e place parmi les plus grands marchés de l'électricité au monde, s'appuie sur l'ONS pour gérer un vaste réseau comprenant six liaisons de transport HVDC à grande échelle (une septième étant prévue). L'ONS garantit la sécurité et l'optimisation du réseau tout en gérant les sources d'Énergie s hydroélectriques, éoliennes et solaires à travers le pays.

Les défis

• Dépendance vis-à-vis d'un fournisseur et diversité : l'ONS devait étendre sa capacité de simulation au-delà de son système RTDS plateforme existant afin d'accroître sa flexibilité commerciale et technique.
• Complexité liée aux alimentations multiples : les côtés « onduleurs » des liaisons CCHT brésiliennes sont proches les uns des autres sur le plan électrique, ce qui nécessite une évaluation précise des interactions mutuelles (effet d’alimentation multiple) en cas de conditions anormales.
• Obstacles liés à l'interface : la mise en œuvre d'une co-simulation entre deux simulateurs de fabricants différents a nécessité la mise en place d'une interface matérielle adaptée et facile à programmer, afin d'assurer un transfert de données fluide.
• Synchronisation et latence : il était essentiel d'assurer une synchronisation fiable en temps réel entre des plateformes disparates afin de recréer des solutions de sous-systèmes simultanés sans perte de précision.
• Conversion de bases de données : l'ONS avait besoin d'un outil capable de convertir facilement des bases de données « hors ligne » existantes (telles que EMTP-RV) en environnements de simulation en temps réel.

La solution OPAL-RT

Une collaboration entre l'ONS et l'OPAL-RT a abouti à la mise au point d'un environnement de co-simulation synchronisé :

• HYPERSIM plateforme: L'ONS a investi dans HYPERSIM en raison de sa facilité à créer des modèles personnalisés et de son interface graphique commune avec EMTP-RV, qui facilite la conversion des données.
• Communication entre FPGA : le projet a utilisé des protocoles de communication basés sur Aurora et le matériel OP5707 afin de permettre un flux de données à haut débit et à faible latence entre l'HYPERSIM et le RTDS.
• Interface des lignes de transport : Afin de gérer les retards inhérents entre les simulateurs, l'équipe a compensé la latence de l'interface au sein du modèle mathématique des lignes de transport.
• Test de performance du réseau IEEE 39 : la faisabilité a d'abord été démontrée à l'aide d'un test de ligne triphasée sur le réseau IEEE 39, qui a mis en évidence une forte convergence des résultats entre les modèles simulés conjointement et ceux simulés individuellement.

Les résultats

• Faisabilité avérée de la co-simulation : démonstration réussie de la capacité d’ HYPERSIM et de RTDS à fonctionner de manière synchronisée dans la modélisation de réseaux électriques à grande échelle, surmontant ainsi les barrières entre les différents fournisseurs.
• Environnement hétérogène : l’ONS exploite désormais une installation intégrée comprenant deux fournisseurs de simulateurs différents et quatre répliques de systèmes de commande et de protection (C&P) HVDC provenant de quatre fabricants différents.
• Intégration régionale future : cette réussite ouvre la voie à une intégration de l’ONS avec d’autres centres de simulation (tels que le CEPEL et Furnas) à Rio de Janeiro, permettant ainsi le partage de l’expertise et des ressources.
• Analyse précise des événements : la capacité à étudier les interactions entre plusieurs liaisons CCHT dans un scénario à alimentations multiples améliore considérablement la sécurité et la planification du réseau.
• Flexibilité opérationnelle : ONS n'est plus limité par les équipements de simulation fournis par les compagnies d'électricité, ce qui leur permet d'intégrer n'importe quelle « plateforme » dans leurs installations selon leurs besoins.

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