Entretien avec Thomas Field d'Entergy : Intégration des ressources basées sur les onduleurs et défis de la modélisation

Thomas Field est ingénieur principal - Transmission chez Entergy Mississippi, où il travaille depuis 15 ans. Il travaille actuellement dans le groupe Design Basis, où il gère l'utilisation du simulateur en temps réel OPAL-RT et travaille en étroite collaboration avec l'équipe chargée des normes de protection de la transmission de l'entreprise. Il supervise également la collaboration de la compagnie avec les initiatives de recherche universitaire.

D'où vient votre intérêt pour les IBR ?

J'ai été impliqué très tôt lorsque nous avons commencé à intégrer les IBR dans le système et à modifier notre norme d'interconnexion des générateurs pour les prendre en compte. Rapidement, certains problèmes sont apparus en ce qui concerne la qualité de l'électricité en raison des nouveaux types de production. Ensuite, nous avons pris conscience de problèmes supplémentaires liés à la protection.

Au fil du temps, d'autres parties prenantes ont commencé à publier des articles sur les questions de protection. Par exemple, Schweitzer ou l'IEEE PSRC ont publié sur l'impédance apparente oscillante qui peut être vue par les relais de protection, ce qui trompera les caractéristiques du mode dynamique sur les relais traditionnels basés sur l'impédance. Nous étions conscients de l'insuffisance du courant de séquence négatif pour la polarisation des éléments directionnels et pour la détection des défauts à la terre.

La norme IEEE 2800 a été publiée et a donné des indications sur les exigences en matière de séquence négative pour les IBR. Bien sûr, il y a des problèmes avec les éléments de surintensité, ce qui signifie que lorsque vous avez un IBR en marche et une éventualité où la partie la plus forte du système est supprimée, vous n'avez pas beaucoup de courant de défaut pour déclencher les éléments de surintensité.

Outre les fonctions de relais, les modèles de réglage des éléments traditionnels de notre programme de court-circuit posent également des problèmes.

Quels problèmes rencontrez-vous généralement avec les modèles IBR ?

De nombreux paramètres du modèle sont cachés dans des boîtes noires, et la seule interface qu'un opérateur de système a avec le fabricant est la demande d'interconnexion initiale. Entre-temps, la nécessité de mettre à jour les modèles et les paramètres de ces modèles se fait sentir, les utilisateurs ayant besoin de données de modèle supplémentaires, à la fois en régime permanent, comme le tableau des sources de courant contrôlées par tension (VCCS), et en régime transitoire.

Avec les générateurs traditionnels, il était facile d'obtenir les paramètres des modèles mécaniques et électriques, y compris les régulateurs, les stabilisateurs de système électrique et les régulateurs de tension. Il était également facile d'obtenir des mises à jour de la part des propriétaires lorsque ces paramètres changeaient. Les IBR, en revanche, sont nouveaux, avec un large éventail de modèles qui ne sont pas faciles à comprendre. Nous voulons des modèles qui nous aident à mieux comprendre le système et à améliorer sa fiabilité.

Quels types de comportements du système ont été les plus difficiles à étudier en raison des limites actuelles de la modélisation de l'IBR ?

Réaliser des études de protection ! Un autre type d'étude que nous commençons à examiner concerne les interactions avec d'autres dispositifs tels que les dispositifs FACTS, d'autres IBR, d'autres dispositifs électroniques de puissance ou des dispositifs de contrôle, où la sortie d'un dispositif affecte le système d'une certaine manière, et où d'autres dispositifs réagissent.

Nous l'avons vu dans des simulations avec des DER, où nous avons constaté que les DER solaires pouvaient avoir une interaction à cliquet avec nos changeurs de prise de charge sur les transformateurs de la sous-station, ce qui fait que les DER et le LTC modifient mutuellement leur production en cascade.

Ces tests n'ont pas encore été réalisés pour les IBR en raison de l'absence de modèles IBR suffisants pour fonctionner en temps réel. Nous travaillons actuellement avec OPAL-RT pour obtenir des modèles réels de fabricants spécifiques. Pour les SVC, par exemple, nous utilisons des répliques du fabricant avec les cartes de contrôle réelles pour déterminer leur performance sur le système dans différentes conditions. Maintenant que nous ajoutons des IBR, nous devrions mener des études pour examiner les interactions entre ces SVC et les IBR à proximité, afin de voir si nous pouvons avoir des interactions similaires.

Quels défis les pratiques de blackboxing des fabricants posent-elles à vos calendriers d'étude actuels ?

Étant donné que les modèles de boîte noire sont généralement fournis au format PSCAD, et avec les informations que nos clients d'interconnexion nous fournissent actuellement, nous avons besoin de la collaboration des fabricants pour faciliter leur conversion en modèles de simulation en temps réel. Il s'agit d'études critiques, et il est essentiel que nous trouvions une méthode fiable pour obtenir des modèles utilisables.

Nos simulations en temps réel sont effectuées avec HYPERSIM d'OPAL-RT, et les modèles de boîte noire de PSCAD ne peuvent être convertis sans informations supplémentaires que les fabricants n'ont pas encore fournies.

Vous qui vous intéressez aux RIB depuis de nombreuses années, avez-vous constaté des changements positifs qui vous donnent de l'espoir pour l'avenir ?

Dans un premier temps, des dispositifs ont été connectés au réseau sans que des normes ou des exigences formelles ne soient en place pour résoudre les problèmes qu'ils pouvaient poser. Le NERC y a contribué par l'intermédiaire de ses groupes de travail, et l'IEEE a fait progresser ces travaux grâce à des initiatives telles que l'IEEE 2800, bien qu'il reste encore des améliorations à apporter. Des révisions sont attendues dans les prochains documents. Le NERC a continué à renforcer ses exigences, et des groupes tels que le CIGRE nous fournissent également des mises à jour régulières.

Nous constatons également des progrès grâce aux efforts de recherche, en particulier de l'EPRI, qui a collaboré avec les développeurs de programmes de court-circuit, en particulier Aspen et CAPE, comme indiqué dans leurs travaux publiés. Ces programmes continuent d'évoluer, avec l'ajout de nouveaux modèles et l'amélioration de la fiabilité.

Existe-t-il des innovations techniques qui, selon vous, faciliteront l'intégration de l'IBR à long terme ?

L'une des innovations que j'attends est l'utilisation de relais à ondes progressives pour la protection des lignes. Ces relais ne dépendent pas de la sortie d'un programme de court-circuit, mais uniquement de l'impédance de la ligne. Je suis optimiste et pense que nous verrons davantage de relais à ondes progressives déployés, ce qui devrait améliorer la fiabilité de la protection en éliminant le besoin d'attendre les programmes de court-circuit et les modèles des fabricants.

Quels sont les changements réglementaires qui, selon vous, permettront d'éliminer les obstacles à l'accès aux informations sur le modèle IBR ?

Nous avons besoin d'un meilleur mécanisme pour obtenir des modèles et des supports de modèles à partir des interconnexions, que ce soit de la part de l'équipementier ou du propriétaire de l'interconnexion. Nous avons également besoin d'un processus qui garantisse la communication des informations au fur et à mesure de l'émergence des besoins de modélisation et de la mise à jour des modèles, des microprogrammes et du matériel des fabricants. Actuellement, les mécanismes de communication entre les fabricants, les propriétaires et les services publics font défaut.

J'aimerais voir des réglementations qui obligent les propriétaires d'IBR à travailler plus étroitement avec les services publics, en particulier pour mettre à jour les modèles et répondre aux demandes d'amélioration de la fiabilité des services publics, même après que le processus d'interconnexion a été achevé.

Les propriétaires d'IBR auraient également intérêt à collaborer avec les services publics, car cela améliorerait la fiabilité des systèmes auxquels ils sont connectés. J'espère que les efforts de normalisation de l'IEEE CIGRE inciteront le NERC à exiger des fabricants qu'ils fournissent des modèles dans des formats adaptables à toutes les plateformes de simulation EMT.