Simulations EMT rapides et en temps réel pour tester les performances des contrôleurs HIL
Par : S. Li, J. Bélanger, M. Cervantes, M. Kazemtabrizi, J.N. Paquin, V. Lapointe, W. Li, J. Paez-Alvarez
L'augmentation des énergies renouvelables basées sur des onduleurs (IBR), des systèmes de transmission AC flexibles (FACTS) et des systèmes de courant continu à haute tension (HVDC), associée à la mise hors service des centrales synchrones, réduit de manière significative l'inertie des systèmes électriques à grande échelle. Les contrôleurs rapides des IBR devraient stabiliser ces systèmes, mais ils sont très sensibles aux transitoires rapides, aux harmoniques et aux déséquilibres du système.
Les résultats de la recherche indiquent qu'il n'est pas possible d'évaluer la stabilité transitoire des réseaux électriques étendus équipés d'un nombre important de contrôleurs IBR en se basant uniquement sur des simulations simplifiées de séquences positives. Dans ce contexte, les simulations détaillées des transitoires électromagnétiques (EMT) deviennent essentielles pour l'intégration transparente des sources d'Énergie renouvelables telles que l'énergie éolienne et l'énergie solaire.
La possibilité d'effectuer des simulations rapides en mode test SIL (SIL) avec des contrôleurs génériques ou à code réel est en effet utile pour déterminer les pires éventualités en un minimum de temps afin de développer le circuit équivalent requis pour la Simulation HIL (HIL) en temps réel afin de tester et d'optimiser les performances du contrôle.
Naturellement, la simulation EMT rapide des systèmes électriques à grande échelle deviendra également essentielle pour l'évaluation en ligne de la stabilité transitoire afin d'aider les opérateurs de systèmes, la planification et l'analyse de l'intégration de l'IBR. Cependant, la simulation EMT des réseaux électriques à grande échelle avec des systèmes électroniques de puissance complexes est très gourmande en ressources informatiques. En outre, elle implique la gestion d'une quantité importante de données et l'interfaçage avec les outils de simulation de réseau des modèles de contrôleurs HVDC, FACTS et IBR, qui sont souvent livrés sous forme de codes de boîte noire sans aucune norme d'interopérabilité.
Cet article décrit des solutions permettant de réaliser des simulations EMT en temps réel ou quasi réel de systèmes électriques à grande échelle avec une forte pénétration de l'IBR. Les techniques proposées mettent en œuvre une simulation parallèle rapide basée sur des grappes internes d'ordinateurs à haute performance ou des serveurs en nuage.
La solution proposée simplifie encore la conception et les essais des systèmes de surveillance, de protection et de contrôle des zones étendues (WAMPAC) grâce à des essais test SIL (SIL) entièrement numériques en temps quasi réel avec des contrôleurs virtuels de zones étendues ou en temps réel avec l'équipement de contrôle matériel réel généralement utilisé dans la salle de contrôle. Plus important encore, il aidera les propriétaires et les opérateurs de systèmes à effectuer des évaluations en ligne de la stabilité transitoire à des vitesses beaucoup plus élevées et avec des modèles de haute fidélité, y compris des émulateurs de contrôle OEM.
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