Mise en œuvre de schémas de protection centralisés à l'aide d'un environnement HIL

L'université

L'université de Vaasa est une université de recherche internationale située en Finlande, spécialisée dans le développement durable des entreprises, de l'Énergie et de la société. Elle opère au sein du plus grand pôle technologique d'Énergie s de la région nordique. Son laboratoire FREESI (Future Reliable Electricity and Énergie Systems Integration), qui fait partie du centre de recherche VEBIC plateforme, est un établissement de renommée mondiale dédié à la recherche sur les réseaux intelligents, à l'intégration dans le réseau des ressources d'Énergie distribuées (DER) et à la protection avancée des réseaux électriques.

Les défis

• Complexités liées à l'intégration des IBR : les schémas de protection traditionnels peinent à gérer les comportements dynamiques des énergies éolienne et solaire (IBR), ce qui entraîne une perte de fiabilité des protections et des déclenchements intempestifs.
• Évolution du réseau : Les réseaux modernes doivent permettre un isolement rapide des défauts et offrir une évolutivité suffisante pour gérer une pénétration accrue des énergies renouvelables, tout en fonctionnant à des niveaux proches des limites thermiques et de tension.
• Exigences en matière de communication : la mise en œuvre d'une protection centralisée nécessite une acquisition de données à haut débit et synchronisée dans le temps (IEC 61850), qui doit faire l'objet d'une validation rigoureuse avant son déploiement sur le terrain.

La solution OPAL-RT

L'université a mis au point un banc d'essai HIL complet afin de transformer les concepts théoriques du CPC en solutions concrètes :

• Matériel : le simulateur en temps réel OPAL-RT OP5600 constitue le cœur du système ; il émule de manière réaliste la dynamique du réseau de distribution et génère directement des valeurs échantillonnées (SV).
• Intégration : L'installation comprend le dispositif de protection centralisé SSC600 d'ABB et des relais REX640, formant ainsi une architecture conforme à la norme CEI 61850.
• Communication et synchronisation : utilise le protocole PTP (Precision Time Protocol) version 2 pour la synchronisation, avec des signaux de synchronisation (SV) transmis à 4 kHz et des messages GOOSE pour les commandes de contrôle.
• Recherche avancée : permet de tester des schémas de protection adaptatifs, les communications 5G et R-GOOSE, ainsi que d'effectuer des analyses de capacité d'hébergement.

Les résultats

• Faisabilité validée du CPC : il a été démontré qu'une protection centralisée pilotée par logiciel est capable de relever les défis posés par les ressources énergétiques décentralisées (DER) basées sur des onduleurs.
• Simulation à grande échelle : simulation réussie de jusqu'à 30 flux de valeurs échantillonnés, démontrant ainsi la capacité à prendre en charge des environnements de sous-stations complexes.
• Renforcement de la résilience du réseau : mise au point de nouvelles fonctionnalités, telles que la protection adaptative et la surveillance à grande échelle, que les systèmes traditionnels ne peuvent pas offrir.
• Recherche accélérée : les exemples de projets intégrés conformes à la norme CEI 61850 ont constitué un point de départ rapide pour la mise en œuvre des communications GOOSE et SV.

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