Mission possible : Un grand pas vers l'auto-rétablissement des réseaux électriques en Finlande

2013-04-15 - ABB et Fortum, l’un des leaders scandinaves de la production et de la distribution d’électricité en Russie, en Pologne et dans les pays baltes, ont fait un grand pas vers l'auto-rétablissement des réseaux avec une installation pilote dans un réseau du sud de la Finlande. Grâce à une technologie innovante d'ABB, la quasi-totalité des défauts à la terre pourraient être localisés lors d'essais de terrain intensifs. Dans le passé, cela s'avérait impossible.

Les technologies et applications de détection des défaillances d'ABB sont aujourd'hui à l'essai dans la sous-station de Masala. Les essais ont démontré qu'avec la solution d'automation des sous-stations et des réseaux intégrés, la plupart des défaillances du réseau pouvaient désormais être localisées et isolées, ce qui permettait de restaurer rapidement la puissance dans les parties fonctionnelles du réseau.

« Cette solution exclusive pour réseau intelligent constitue un grand pas vers l'auto-rétablissement des réseaux », explique Antti Kostiainen, responsable développement chez ABB.

Auparavant, il n'était pas possible de localiser en temps réel les défauts à la terre dans des réseaux isolés. Ces défauts ne pouvaient être localisés que par un sectionnement manuel. Selon les essais de terrain, le nouveau système permet de localiser les défauts avec une probabilité de près de 100 %, indique Dick Kronman, autre responsable développement chez ABB. Près de 70 % des défaillances des réseaux de distribution résultent de défauts à la terre.

Contrôle des défauts à la terre transitoires
Les défauts à la terre dans les lignes aériennes prennent la forme d'arcs ou de décharges électriques entre le conducteur et le sol, et sont généralement causés par une chute d'arbre, un animal ou la foudre.

Selon Dick Kronman, la solution d'ABB est exclusive dans le sens où elle est également capable de localiser les défauts transitoires, généralement causés par une branche d'arbre tombée sur le conducteur ou entrant en contact avec celui-ci sous l'effet du vent ou suite à une chute de neige. Les défauts à la terre transitoires sont généralement corrigés par un réenclenchement, c'est-à-dire que l'alimentation est coupée pendant moins d'une demi-seconde et ensuite automatiquement rétablie. Dans notre société où les dispositifs électriques sont omniprésents, les réenclenchements provoquent beaucoup de dégâts.

Autrefois, il était très difficile de localiser des défauts à la terre transitoires, et si ces défauts étaient répétés, ils entraînaient souvent le déclenchement permanent de l'artère d'alimentation. Ils avaient donc également un impact sur la qualité de l'énergie.

« Idéalement, le défaut peut être localisé avant même que la coupure ou le défaut transitoire ne se produise. Les défauts permanents peuvent ainsi être anticipés plus efficacement », explique Dick Kronman.

Des essais de terrain de grande envergure
Les toutes dernières technologies et applications d'ABB ont été testées dans la sous-station de Fortum à Masala. Les relais de la sous-station ont été entièrement renouvelés avec la toute dernière série 615 de la gamme Relion. En outre, le réseau automatisé utilise une communication sans fil de Viola Systems.

Cette nouvelle solution a fait l'objet d'essais poussés sur le terrain en juin dans le réseau de Masala, avec 100 différents types de défaut, dont 97 % de défauts à la terre. Les défauts ont été provoqués en quatre emplacements : près de la sous-station ainsi qu'à mi-chemin et à chaque extrémité de l'artère d'alimentation.

« Nous pouvons maintenant localiser le défaut avec une précision de 1 à 2 kilomètres, ce qui est suffisant pour permettre aux opérateurs du réseau de trouver la bonne section à isoler », déclare Kostiainen.

Le réseau Porkkalanniemi à Kirkkonummi est très exigeant : le secteur est venteux et propice aux orages, et il n'est pas facile d'installer des câbles souterrains dans un sol rocheux. L'objectif de Fortum et d'ABB est d'améliorer considérablement la qualité de l'électricité par rapport à la situation actuelle.

De la recherche au produit final
Selon Dick Kronman, le succès des essais de terrain de Masala constitue un grand pas vers l'auto-rétablissement des réseaux, et il témoigne de la progression du déploiement des réseaux intelligents. Le système est actuellement en phase de test d'utilisation et l'objectif à long terme est que le système localise automatiquement les défauts, les isole et restaure l'alimentation dans le reste du réseau.

Le système est basé sur la norme IEC61850, et le réseau est isolé sans compensation pour le défaut à la terre. Lors de la prochaine étape, ABB mettra à l'essai une solution pour les réseaux compensés en collaboration avec Fortum.

Ce projet pilote fait partie d'un programme de recherche quinquennal baptisé « Smart Grids and Energy Market, SGEM » (réseaux intelligents et marché de l'énergie), financé par l'agence finlandaise de financement pour les technologies et l'innovation (TEKES) et coordonné par CLEEN Oy, réseau intelligent de technologie et de recherche.

« Les essais de terrain ont prouvé que le système et les nouveaux algorithmes fonctionnaient correctement. ABB a décidé de lancer en production les technologies utilisées dans le cadre de ce projet pilote. A l'avenir, ces technologies prendront la forme de produits commerciaux capables d'améliorer nettement les solutions réseau », déclare Kronman.

La pression exercée par la société soucieuse d'améliorer la fiabilité de la distribution électrique ne cesse d'augmenter. Les autorités de réglementation élaborent des modèles, qui incitent les opérateurs du réseau à réduire le nombre de coupures.

Auto-rétablissement des réseaux
Aucune solution miracle capable de permettre au réseau de s'auto-rétablir n'a encore été trouvée. L'auto-rétablissement fait ici référence à la restauration de l'alimentation. Un réseau capable d'auto-rétablissement localise le défaut, l'isole en ouvrant les sectionneurs les plus proches et restaure l'énergie dans le reste du réseau. Cela exige une certaine structure de réseau, à savoir la réalimentation, l'automation du réseau et la localisation précise des défauts.

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