RT23 | Essais d'intégration d'un système de protection adaptatif sur un banc d'essai « Simulation HIL »

À mesure que les réseaux de distribution évoluent pour intégrer une part importante de sources d’ Énergie s renouvelables, l’interaction entre les schémas de protection traditionnels et les nouvelles dynamiques du réseau pose de nouveaux défis. Un système de protection adaptatif est essentiel pour réagir rapidement aux conditions changeantes du réseau et garantir une distribution d’électricité fiable. Le projet VeN2uS se concentre sur les changements de topologie afin de s’adapter à une production fluctuante et, par conséquent, d’optimiser l’utilisation de l’infrastructure réseau existante. À cette fin, le schéma de protection est modifié de manière adaptative pour s'adapter à la topologie actuelle du réseau, afin de garantir une sélectivité et une fiabilité élevées du système de protection. Le processus tel qu'il est conçu dans ce projet comprend les étapes suivantes : tout d'abord, le changement de topologie du réseau déclenche un processus au sein de l'infrastructure SCADA centrale visant à vérifier la faisabilité de la configuration des dispositifs de protection en comparant la nouvelle topologie à une base de données contenant des configurations précalculées pour ces dispositifs. Si le système identifie une configuration plus adaptée, il transmet les nouveaux paramètres via la norme CEI 61850 aux contrôleurs de poste. Ensuite, le contrôleur de poste transmet les nouveaux paramètres aux dispositifs de protection. Des tests d’intégration dans des conditions réalistes et contrôlées sont essentiels pour valider les performances d’un tel système. L’étude présentée utilise un banc d’essai HIL ( Simulation HIL ), offrant un environnement contrôlé pour simuler divers scénarios de réseau, y compris des événements rares et extrêmes difficiles à reproduire lors d’essais sur le terrain, notamment en ce qui concerne le moment d’apparition des défauts pendant les phases de commutation des jeux de paramètres. Un exemple pourrait être celui d’un dispositif de protection activé en raison d’une surintensité mais qui n’a pas encore déclenché, et qui reçoit de nouveaux points de consigne à ce moment-là. De plus, d’autres scénarios de défaut, tels que des problèmes liés à l’infrastructure de communication, peuvent être reproduits. Citons par exemple une station qui n’aurait pas reçu les nouveaux paramètres en raison d’une liaison de communication interrompue. Dans ce scénario, nous vérifions si les mécanismes de secours mis en œuvre fonctionnent et peuvent toujours garantir un fonctionnement sûr. Le système de protection adaptatif est interfacé avec le banc d’essai HIL, ce qui permet une interaction en temps réel entre les composants physiques et les conditions simulées du réseau. Cette approche facilite l’évaluation des réponses du système de protection dans un large éventail de scénarios dynamiques et complexes. Le banc d’essai repose sur un simulateur OPAL-RT exécutant HYPERSIM, qui simule un réseau mixte haute et moyenne tension présentant une forte pénétration de ressources d’ Énergie s renouvelables. Le simulateur communique avec les dispositifs de protection via la norme CEI 61850, notamment par le biais des valeurs échantillonnées (Sampled Values) et du protocole GOOSE. Le simulateur fonctionne comme une unité de raccordement virtuelle qui transmet les valeurs de tension et de courant aux dispositifs de protection via les « Sampled Values » et les états des commutateurs via GOOSE. Lorsqu’un dispositif de protection se déclenche, celui-ci envoie un message GOOSE au simulateur afin d’ouvrir le commutateur dans la simulation. Lorsque le dispositif de protection testé ne prend pas en charge l’abonnement aux « Sampled Values », un amplificateur de puissance reçoit le flux de valeurs échantillonnées et le convertit directement en courants et tensions équivalents à la sortie des transformateurs de mesure dans une configuration réelle. La configuration du système de contrôle secondaire testé reproduit une sous-station du réseau 110 kV, à savoir quatre relais de protection universels Siemens Siprotec connectés à un contrôleur de sous-station. En conclusion, le projet VeN2uS souligne le rôle essentiel de son banc d’essai HIL ( Simulation HIL ) en tant qu’ plateforme e robuste pour la validation des systèmes de protection adaptatifs dans le contexte de l’évolution des réseaux de distribution et de l’intégration des é Énergie s renouvelables. Grâce à des essais HIL minutieux, le projet démontre l’efficacité de son approche pour garantir une distribution d’énergie fiable, même dans des scénarios de réseau complexes et dynamiques.