RT22 | Simulation « Simulation HIL » pour les essais opérationnels des systèmes de protection et de commande des postes électriques

Nous vivons actuellement une transformation numérique majeure dans la quasi-totalité des processus d’une entreprise de distribution d’électricité. La CPFL (www.cpfl.com.br), l’une des plus grandes entreprises du secteur de l’ Énergie au Brésil, vise la numérisation de l’ensemble de ses processus opérationnels, dans le but de réaliser des gains tels que la réduction des coûts et l’amélioration de la qualité et de la productivité des services. Conformément à cette stratégie d’entreprise, la direction de l’ingénierie Smart Grids du groupe CPFL recherche, dans le cadre de ses projets, des solutions technologiques numériques allant dans ce sens. Nous comprenons que la numérisation complète d’un poste électrique implique l’application du bus de processus (IEC 61850-9-2) au système de protection et de contrôle du poste électrique (SPCS). La mise en œuvre du bus de processus va bien au-delà des simples avantages économiques liés au retrait des câbles en cuivre des gaines des postes électriques. Elle ouvre de nouvelles perspectives offertes par la numérisation des signaux, telles que la mise en œuvre de l’ automatisation e des essais opérationnels du SPCS. Les postes électriques entièrement numériques peuvent nécessiter plusieurs semaines pour tester l’ensemble de leurs fonctions ; en effet, les essais de relais sont coûteux et exigent des choix judicieux quant aux éléments à tester et à la manière de procéder. L’objectif de cet article est de proposer l’utilisation de véritables simulateurs numériques en temps réel (RTS), capables de publier et de souscrire à des messages GOOSE et de valeurs d’échantillonnage sur le bus de processus, afin de réaliser des tests opérationnels dans les SPCS. En d’autres termes, l’idée est de présenter tous les avantages obtenus lorsque les RTS sont utilisés pour les tests de relais sur site et non plus uniquement en laboratoire. Contexte : Actuellement, les essais de réception en usine (FAT) sont réalisés à l’aide d’équipements d’injection de signaux analogiques (courant et tension secondaires), un compartiment à la fois. Il s’agit d’un processus très lent et laborieux, car il implique le branchement et le débranchement de plusieurs câbles en cuivre dans les tableaux, encore en usine. Il convient également de noter qu’en raison de la réalisation des essais baie par baie, il n’est souvent pas possible d’évaluer le comportement dynamique des autres baies en cas de perturbation réelle, en raison de l’absence de modélisation de leurs composants et de leurs interconnexions. Exigences : Pour réaliser ces essais via le bus de processus, il sera nécessaire de disposer d’un RTS portable et robuste, afin de faciliter son transport pour effectuer les essais dans les usines, où les tableaux SPCS sont assemblés, et dans les postes électriques, où sont effectués la mise en service, la maintenance et le dépannage. Le simulateur doit également pouvoir être synchronisé par GPS via le protocole PTP (Precision Time Protocol) ou un protocole similaire, et publier et souscrire des messages GOOSE et SV. La capacité de modélisation de la sous-station facilitera l’exécution des essais opérationnels, ainsi que l’importation du fichier SCD, tel que défini par la norme CEI 61850, issu de la configuration du SPCS. Résultats attendus : La mise en œuvre du bus de processus au sein du SPCS permettra l’utilisation d’outils numériques pour l’injection de signaux de courant, de tension et binaires provenant de tous les postes de la sous-station, disponibles sur le même bus, sans qu’il soit nécessaire de connecter des câbles en cuivre ni des amplificateurs de puissance. Cette fonctionnalité permettra la génération automatique de tests opérationnels séquentiels et normalisés, dans le but d’améliorer leur qualité (précision et répétabilité) et d’accélérer leur exécution, par rapport à la technique actuellement utilisée avec des équipements analogiques. De plus, il sera possible de réaliser des essais inédits, tels que la vérification du comportement dynamique (phénomènes permanents et transitoires) de l’ensemble du poste de transformation à l’aide de valeurs de tension, de fréquence et de courant, grâce à la modélisation de tous les équivalents électriques composant le poste de transformation et le réseau électrique.