ePHASORSIM

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Simulation en temps réel de la stabilité électromécanique des grands réseaux électriques

Le développement massif des sources d’énergie renouvelable, la saturation progressive du réseau de transmission et les questions de cybersécurité sont autant de facteurs qui augmentent la complexité de l’exploitation, la surveillance, la commande et la protection des réseaux électriques. La conduite de réseaux étendus, plus complexe, exige davantage de précision dans les évaluations et les études, ainsi que dans la formation à l’exploitation et à la validation des réseaux à venir. Des systèmes innovants comme ePHASORSIM permettent de mener à bien ces opérations par une analyse approfondie des réseaux électriques, avec un gain de temps substantiel.

ePHASORSIM est un outil pour les projets qui requièrent de simuler un réseau dynamiquement. Il permet de tester l’intégration de systèmes variés, tels que des systèmes de gestion de l’énergie (EMS), de supervision et de contrôle (SCADA), de protection et de commande de grands réseaux. Il s’utilise aussi pour l’étude des réseaux électriques et la formation des opérateurs. Son solveur en mode phaseur, avec son pas de temps de quelques millisecondes, présente la tension et le courant tels qu’ils sont dans une unité de mesure de vecteurs de phase ou phasor measurement unit (PMU) installée dans le réseau. Ce système sans égal permet une simulation rapide et précise de la stabilité électromécanique des grands réseaux en temps réel.

L’offre ePHASORSIM pour les laboratoires et centres de recherche en électricité :

  • Simulation temps réel de stabilité transitoire de réseaux de 30 000 nœuds
  • Algorithmes d’évaluation de commande/protection/état pour réseaux étendus
  • Outils et algorithmes EMS, comme le contrôle automatique de gain (AGC) ou le délestage
  • Courants PMU et applications PDC (courant de polarisation/dépolarisation)
  • Études de systèmes qui comportent d’importantes sources d’énergie renouvelable
  • Conception et tests de contrôleurs locaux, comme des régulateurs de tension
  • Mesurage perfectionné et réseau d’information
  • Impact des charges sur les réseaux de distribution

ePHASORSIM : un environnement intégré

Connectivité

Fondée sur RT-LAB, environnement logiciel de référence d’OPAL-RT, la simulation temps réel ePHASORSIM permet la connexion à un modèle Simulink très complet afin que les chercheurs puissent bénéficier d’un écosystème de réseau exhaustif. Ils accèdent ainsi à tous les modules matériels et protocoles d’entrées/sorties et de communication d’OPAL-RT comme DNP3, OPC-UA ou C37.118, pour une interconnexion de la simulation temps réel avec les dispositifs physiques testés. La plateforme propose aussi toutes les fonctionnalités de surveillance, de traitement et d'acquisition des données pour faciliter les tests, les analyses et la création de rapports. ePHASORSIM peut aussi être connecté à des logiciels tiers comme ETAP, RTDMS, openPDC et Kepware pour leur envoyer des données et recevoir des instructions de commande ou d’exploitation.

Fonctionnalité d’import

Le portage logiciel d’une simulation existante d’un modèle de grand réseau avec des milliers de bus est un travail conséquent, sans valeur ajoutée scientifique. Conçu pour accélérer la simulation temps réel et ainsi dégager davantage de temps pour la recherche, ePHASORSIM permet l’import de modèles issus des principaux outils de simulation offline, dont PSS®E, DIGSILENT et CYME.

Un ensemble de modèles de réseaux en composante directe et de réseaux triphasés déséquilibrés est fourni dans la bibliothèque d’ePHASORSIM. On y trouve des modèles de générateurs avec leurs contrôleurs, leurs charges, leurs transformateurs, leurs injecteurs et leurs sources de tension, ainsi qu’une grande variété de types événements associés à chaque composant, pour simuler des scénarios complexes d’exploitation et de commande temps réel. En complément des blocs fournis en standard, ePHASORSIM peut être étendu par des composants et des fonctionnalités créés par l’utilisateur via l’interface Functional Mockup Interface (FMI) de Modelica et les boîtes à outils Simulink/SimScape Power System.

Tests

L’API polyvalente d’ePHASORSIM permet l’exécution automatique de milliers de tests, avec une validation à la volée des différents groupes de paramètres du modèle. Les tests automatiques s’écrivent simplement en PYTHON ou dans des langages apparentés au C.

Haute performance

ePHASORSIM peut simuler des réseaux denses, qui comprennent jusqu’à 20 000 bus, sur un ordinateur à un seul cœur CPU. De plus, il peut exécuter des calculs parallèles pour atteindre les performances exceptionnelles requises pour la simulation en temps réel des plus grands réseaux, et pour la simulation offline. Des scénarios élaborés d’exploitation peuvent ainsi être testés et prototypés pour des réseaux de 50 000 à 100 000 nœuds. Que le réseau soit équilibré ou non, ePHASORSIM peut réaliser une simulation en temps réel de stabilité transitoire avec un pas de temps de quelques millisecondes. Avec la fonctionnalité de simulation parallèle, les possibilités sont encore accrues : exécution de simulations multiples d’un ou plusieurs réseaux électriques, chacune associée à un scénario d’exploitation différent. Cette option peut facilement accélérer d’un facteur 32 une simulation dynamique, sur un simulateur temps réel 32 cœurs.

Simulation type:Phasor domain
Typical time step:1ms - 10 ms
Compatible modeling environments: Simulink, Excel, PSS®E, CYME, Power Factory, FMU (Open Modelica)
Maximum real-time network size:30,000 nodes
Maximum non real-time network size:100,000 nodes
Capability per CPU core:10,000 nodes @ 10 ms
Features:• Positive sequence and unbalanced networks
• Load flow (positive sequence)

ePHASORSIM : les applications

Surveillance, protection et commande de réseaux étendus

Mise au point de nouveaux algorithmes de commande et de mesure pour les applications de surveillance, protection et commande des réseaux étendus (WAMPAC).

Cybersécurité

ePHASORSIM sert aussi d’outil de test puissant et efficace pour la simulation de cyberattaques et de pannes réelles dans un environnement contrôlé.

Formation d’opérateurs

ePHASORSIM est LE logiciel pour la formation des opérateurs. Ceux-ci peuvent s’entraîner sur une simulation de réseaux de transmission avec des modèles de réseau selon un système direct équilibré, mais aussi sur des réseaux de distribution avec des modèles de réseau déséquilibré.

Témoignages de clients

Le laboratoire L2EP teste un réseau électrique décentralisé avec une infrastructure de mesurage élaborée pour évaluer l’impact des stratégies de supervision des véhicules électriques.

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L’institut Fraunhofer IWES a mis au point un simulateur temps réel de flotte de véhicules électriques (VE) pour étudier les impacts potentiels et les stratégies d’intégration au réseau.

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TNB Research utilise un simulateur temps réel pour des études de WAMPAC qui affiche une capacité de 1500 nœuds monophasés, avec des disjoncteurs à commande individuelle et transformateurs à gradins.

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Autres ressources