Protection des réseaux de transport dominés par les onduleurs : premières expériences sur l'île d'Hawaï

La croissance rapide des ressources basées sur des onduleurs (IBR) conduit à des réseaux électriques dominés par les onduleurs, ce qui a un impact significatif sur la protection de ces réseaux. Les limitations matérielles des IBR entraînent des courants nettement plus faibles lors d’événements de défaut par rapport aux générateurs synchrones des réseaux électriques traditionnels. Cette caractéristique s’applique également aux IBR de formation de réseau (GFM), qui sont indispensables dans les systèmes dominés par les onduleurs. À l’heure actuelle, les connaissances et l’expérience en matière de protection d’un réseau de transport dominé par les IBR sont encore limitées. Cela concerne notamment les fonctions de résistance aux pannes (Fault-Ride Through, FRT) requises pour les IBR GFM, ainsi que la manière dont les fonctions de protection traditionnelles réagissent à ces fonctions FRT. Dans cet article, nous présentons une synthèse d’une analyse approfondie des schémas de protection des réseaux de transport dominés par les onduleurs. Cette analyse consiste en une comparaison de quatre fonctions FRT génériques couramment utilisées pour les IBR GFM et de trois fonctions de protection différentes (protection de ligne à distance, déclenchement permissif de transfert à distance (POTT) et différentiel de ligne) dans divers environnements de test. Tout d’abord, nous étudions ces fonctions de manière approfondie dans un modèle de petit réseau électrique à partir de près de 1 000 simulations de transitoires électromagnétiques (EMT). Ensuite, nous avons implémenté et comparé ces fonctions dans un banc d’essai « Protection Simulation HIL » (PHIL), consistant en une simulation en temps réel du réseau de transport de l’île d’Hawaï interconnecté avec des relais de protection commerciaux. La comparaison repose sur 100 scénarios étudiés dans le banc d’essai PHIL. Les principaux résultats montrent que la protection de distance, le POTT et la protection différentielle présentent une fiabilité et une sécurité élevées dans les réseaux dominés par les IBR, ainsi qu’une bonne stabilité du réseau après l’élimination d’un défaut et en l’absence de défaut, à condition que les fonctions FRT soient appropriées.