Simulation EMT détaillée à grande échelle et en temps réel de l'HYPERSIM , pour l'évaluation de la stabilité transitoire (TSA)

Résumé de la présentation de Jean Belanger à l'ACDC 2023 : Glasgow Résumé : La forte pénétration des ressources d’ Énergie s distribuées (RED) basées sur des onduleurs, la généralisation des installations de FACTS et des systèmes d’interconnexion HVDC, ainsi que le démantèlement des centrales thermiques et nucléaires réduisent considérablement l’inertie des réseaux électriques à grande échelle. Les schémas de contrôle et de protection basés sur l’électronique de puissance rapide permettent de stabiliser ces réseaux, mais ils sont sensibles aux harmoniques, aux transitoires et aux déséquilibres du réseau. Il a été démontré que les modèles RMS simplifiés de séquence positive ne suffisent pas à eux seuls pour l’évaluation de la stabilité transitoire (TSA) des réseaux électriques à grande échelle et à faible inertie. Par conséquent, les gestionnaires de réseaux et les organismes de régulation tels que le NERC, ainsi que des associations professionnelles comme le CIGRE et l’IEEE, ont commencé à étudier la simulation EMT détaillée afin d’évaluer la stabilité transitoire des réseaux électriques à grande échelle et à faible inertie qui intègrent des contrôleurs de centrales à électronique de puissance. Cependant, la simulation EMT détaillée de réseaux électriques à grande échelle sur des durées de 20 à 30 secondes et pour des centaines de contingences présente un certain nombre de défis computationnels et analytiques, notamment une durée de simulation excessive, la gestion de données de réseau à grande échelle et l’indisponibilité de modèles détaillés et validés des contrôleurs de centrales à électronique de puissance. De plus, ces contrôleurs de centrales, lorsqu’ils sont fournis par les équipementiers (OEM), se présentent sous la forme de DLL précompilées de type « boîte noire », implémentées pour des outils de simulation spécifiques, sans aucune norme d’interopérabilité. Cette présentation décrira les solutions proposées par OPAL-RT pour réaliser des simulations EMT détaillées et à très grande échelle du réseau en temps réel, destinées aux essais de contrôle et de protection en HIL ( Simulation HIL ) et en SIL ( test SIL ), ainsi que des simulations en quasi-temps réel pour l’évaluation rapide de la TSA (Temps de réponse) des réseaux électriques à grande échelle et à faible inertie. Grâce à ces solutions, les systèmes de contrôle et de protection de type « boîte noire » peuvent être implémentés de manière native dans l’outil de simulation EMT, HYPERSIM. Les DLL PSCAD peuvent également faire l’objet d’une co-simulation avec HYPERSIM à l’aide d’une interface logicielle basée sur les directives du CIGRE en matière d’interopérabilité des modèles. Ces avancées permettront d’accélérer les études de raccordement et pourront servir à mettre en œuvre des outils natifs du cloud afin d’aider les opérateurs à évaluer la stabilité du réseau face à des centaines de contingences sur des plages de temps de 5 à 10 minutes. Ces performances peuvent être atteintes pour des réseaux comportant plusieurs milliers de nœuds avec un pas de temps de 50 microsecondes, en utilisant quelques centaines de processeurs. Comme l’ HYPERSIM fonctionne sous Windows ou Linux, de puissantes applications basées sur le cloud peuvent être mises en œuvre pour la TSA et pour tester les systèmes de contrôle et de protection à grande échelle à l’aide de SIL ou de HIL avec des logiciels et du matériel de contrôle et de protection réels. Des émulateurs de systèmes de communication, tels qu’eXata, peuvent également être utilisés pour analyser les cyberattaques et les contre-mesures, ainsi que pour évaluer l’effet des défaillances et des retards de communication sur les performances du système.