Défis

• Fournir une méthode réaliste pour concevoir et valider des modèles physiques avant et après l’intégration de sources de production distribuée.
• Mettre en œuvre les communications entre les équipements de terrain et les systèmes SCADA en temps réel.
• Réaliser des estimations d’état afin d’analyser l’impact des perturbations, des défauts, des variations de charge et des injections de production distribuée.
• Évaluer l’intégration de la production distribuée dans différents postes électriques afin de comprendre son influence sur les profils de tension, les angles électriques et le comportement des systèmes de protection.

Applications sélectionnées

• ETAP Digital Twin pour la simulation de scénarios « What-If » des réseaux électriques, permettant l’analyse prédictive en temps réel et l’étude des événements réseau.
• ETAP STAR – Protection & Coordination pour concevoir et vérifier la coordination des dispositifs de protection électrique tels que les disjoncteurs, relais et fusibles lors de défauts.
• ETAP SCADA Data Acquisition & Monitoring pour assurer la communication avec les équipements physiques du laboratoire et la collecte de données en temps réel, notamment via :
  • Modbus, pour la supervision des compteurs Siemens PAC4200 et autres équipements de mesure ;
  • OPC UA, pour les fonctions de contrôle et de commande via les entrées/sorties numériques (Digital I/O).
• ETAP Real-Time (RT) pour la surveillance en temps réel, le contrôle du réseau et l’estimation d’état.

Ces outils ont permis à l’UTC de réaliser une intégration complète entre le jumeau numérique ETAP et les équipements physiques de son micro-réseau de laboratoire.

Principaux bénéfices pour le client

1. Surveillance et contrôle en temps réel des études d’intégration des énergies renouvelables dans un environnement de laboratoire physique

Les étudiants et ingénieurs disposent d’un accès immédiat aux mesures, indicateurs d’état et conditions d’exploitation du réseau.

2. Analyse prédictive grâce à l’estimation d’état en temps réel d’ETAP Real-Time

Les utilisateurs apprennent à anticiper et à réagir aux évolutions prévues des tensions, courants, angles électriques et niveaux de charge dans des situations de défaut, de contingence ou de variation de la demande.

3. Simulation détaillée et reproduction de scénarios réels de réseau électrique

Une grande variété de scénarios peut être étudiée. Dans ce projet, quatre scénarios représentatifs ont été analysés :

• Contingence sur le réseau moyenne tension (MT) : le générateur GEN1 est surchargé à 148,20 %, fournissant 23,40 kW et –6,97 kVAr, tandis que les installations photovoltaïques (21,32 %) et éoliennes (35,38 %) compensent la demande.

• Défaut monophasé sur une ligne de transport : le relais de protection fonctionne correctement lorsque le courant atteint 35,48 %, entraînant le déclenchement du disjoncteur CB1.

• Augmentation de la demande industrielle : l’ajout d’une charge supplémentaire de 5 kW provoque une hausse de la demande de 22,73 %.

• Intégration de production distribuée dans différents postes électriques : les variations de tension observées se situent entre 0,001 % et 0,28 %, tandis que les variations d’angle vont de 0,58° à 1,53° selon le poste étudié.

4. Validation de la coordination des protections

Les étudiants et ingénieurs ont pu démontrer le bon fonctionnement et la coordination des disjoncteurs et dispositifs de protection dans différentes situations de défaut.

5. Identification de l’emplacement optimal pour l’injection de production distribuée

En s’appuyant sur des écarts de tension et d’angle acceptables, l’étude a permis d’identifier le poste électrique le plus approprié pour l’intégration de nouvelles sources de production distribuée.

6. Base solide pour les recherches futures

Cette étude a établi les fondations nécessaires à des travaux plus avancés dans des domaines tels que la régulation automatique de la production, le dispatching économique, la prévision de charge et l’optimisation de l’intégration des ressources de production distribuée.