Où se produisent les surtensions dans un réseau électrique ? – Monde de la physique

Où se produisent les surtensions dans un réseau électrique ? – Monde de la physique

Horodatage: 28 juillet 2023 8:00

Trois cartes du Royaume-Uni, recouvertes de cercles et de lignes représentant le réseau électrique
L'approche du « maximum de vraisemblance principiel » : L'intensité des couleurs quantifie la probabilité qu'un nœud soit à l'origine de la perturbation. Les panneaux de gauche et du milieu correspondent à la méthode standard (à savoir prendre la transformée de Fourier des séries temporelles) et le panneau de droite est la méthode employée dans cette étude. Avec l'aimable autorisation de R Delabays

Un nouvel algorithme peut identifier où une surtension de courant électrique s'est produite dans un réseau électrique, ce qui pourrait faciliter la prévention des pannes et des pannes d'équipement ultérieures le long des lignes de transmission. L'algorithme a été développé par des chercheurs de l'Université des sciences appliquées de Suisse occidentale (HES-SO) et du Laboratoire national de Los Alamos aux États-Unis, et il ne nécessite aucune connaissance préalable de la structure globale du réseau pour identifier la source des phénomènes dommageables.

Lorsqu'un composant d'un réseau électrique fonctionne mal, il injecte un signal inattendu dans le système, provoquant des perturbations périodiques persistantes appelées oscillations forcées qui traversent le réseau. Ces oscillations peuvent se manifester sous forme d'oscillations de puissance le long des lignes de transmission et peuvent avoir des conséquences à des milliers de kilomètres de la source de la perturbation.

De tels effets à longue distance sont possibles parce que les réseaux électriques sont parmi les plus grands systèmes artificiels au monde, observe Robin Delabais, mathématicien appliqué à Institut de l'énergie durable de la HES-SO et le responsable de l'étude. Le réseau européen, par exemple, s'étend du Portugal à l'Ukraine et fonctionne comme un système unique. Il est donc impossible pour quiconque de surveiller en permanence tous ses composants.

« Les réseaux électriques étant des structures complexes, les sources de ces perturbations sont difficiles à identifier », explique Delabays. « Mais avec la méthode que nous proposons, nous sommes en mesure de le faire uniquement en nous basant sur des mesures de tension. Cela signifie que nous n'avons besoin d'aucune connaissance du réseau électrique sous-jacent réel.

Un tel "agnosticisme du système" est un gros avantage, ajoute-t-il, car la structure et les paramètres réels du réseau changent constamment en raison des décisions opérationnelles et même des conditions météorologiques.

Approche du « maximum de vraisemblance principiel »

Le modèle des chercheurs tient compte des fluctuations aléatoires du flux de puissance qui sont naturellement présentes dans les lignes de transmission et les utilise pour déterminer l'ensemble de paramètres nécessaires pour trouver l'origine la plus probable d'une oscillation forcée. En utilisant cette approche de « vraisemblance maximale fondée sur des principes », Delabays et ses collègues ont pu identifier la source de l'oscillation dans les données historiques du système de transmission américain enregistrées lors d'événements d'oscillation forcée connus.

« La partie algorithmique per se est plutôt standard », explique Delabays. « Nous résolvons un problème des moindres carrés par une méthode des points intérieurs. Notre principale contribution a été de pouvoir réécrire le problème d'optimisation de manière à nous permettre de nous débarrasser de nombreuses non-linéarités dans le système. »

Les travaux pourraient aider à atténuer les oscillations forcées dans les futurs réseaux électriques d'énergie renouvelable, où ils pourraient être une source importante de pannes d'infrastructure et de pannes d'électricité, dit-il. "Le Saint Graal pour nous serait de pouvoir appliquer notre méthode en temps réel sur des données de mesure et d'identifier un appareil (typiquement un transformateur) qui est actuellement en panne", raconte-t-il. Monde de la physique. "Notre objectif ici serait de fournir des alertes précoces aux opérateurs de réseau et de pouvoir localiser la source de ces avertissements."

Delabays indique que la prochaine étape consistera à accéder aux données d'événements de perturbation supplémentaires pour lesquels la source a été identifiée, et à les utiliser pour confirmer la validité de la méthode. Après cela, lui et ses collègues espèrent appliquer l'algorithme à des données de mesure historiques pour lesquelles la source réelle de perturbation est inconnue. "L'autre amélioration que nous envisageons est de tirer parti des connaissances que nous avons du réseau électrique en général", déclare Delabays. "Nous ne savons pas tout sur un réseau, mais il y a beaucoup de choses que nous savons et que nous n'exploitons pas actuellement. Par exemple, les nouvelles lignes électriques ne se matérialiseront pas à partir de rien, donc même si nous ne savons pas si une ligne existante est active ou non, nous savons quand deux bus ne sont pas physiquement connectés. »

La technique est décrite dans PRX Énergie.

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