Tests modernes d’une protection ligne à trois extrémités

Comment le groupe Illwerke VKW valide le fonctionnement de sa protection

Tester une protection de distance et sa télé-action associée était assez chronophage, car les séquences de test à exécuter simultanément à chaque extrémité devaient être coordonnées de manière précise. Tester une protection de ligne à trois extrémités est encore plus compliqué et coûteux qu’avec une ligne aérienne à deux extrémités. Depuis que les systèmes de protection à plusieurs extrémités peuvent être testés en fonction des caractéristiques du réseau électrique, ces tests sont devenus relativement simples à réaliser. Les tests peuvent être préparés et contrôlés depuis un seul ordinateur portable. Le fait que cela fonctionne aussi très bien dans les installations sans accès à Internet a été démontré par le dernier test réalisé par le groupe Illwerke VKW. Le test s’est déroulé autour d’une session Teams au cours de laquelle les informations de RelaySimTest ont été transmises via le partage de connexion des téléphones cellulaires, afin que chaque étape du test puisse être suivie de façon précise aux autres extrémités.

Afin de réaliser physiquement la ligne à trois extrémités, un petit pôle additionnel temporaire a été érigé à côté du pôle principal de la ligne aérienne pendant la durée de la maintenance. Le pôle additionnel est visible sur l’image, à droite du pôle principal.

Raison du test

Le groupe Illwerke VKW exploite des centrales hydroélectriques dans le Montafon, dans le massif alpin du Vorarlberg, afin de faire face aux pics de demande d’électricité. Ces pics sont injectés dans le réseau électrique européen-international. Les centrales électriques sont connectées par plusieurs lignes haute tension. Sur l’une de ces lignes, une ligne aérienne de 220 kV, une centrale électrique est installée, sur le poste d’évacuation d’énergie, l’une des travées, le départ vers le poste A, devait être remplacée. Pendant la coupure due aux travaux de maintenance, la ligne aérienne de la centrale électrique a été connectée à une ligne à trois extrémités en installant un pylône provisoire.

Configuration de la protection

Ces trois protections distance, pour une ligne à trois extrémités, ont donc été configurées pour un schéma de protection avec télé action. Cela a exigé une modification des paramètres des trois relais et un test du système de protection global réparti aux trois extrémités, avant la mise en service.

Communication, logique et portées

Pour une communication complète entre les protections, deux des canaux de télé action existants ont pu être utilisés et un canal supplémentaire a été mis en place. La logique de télé action a été adaptée en conséquence dans les protections, ainsi que les portées des zones de la fonction distance. La zone 1 du relais côté centrale électrique a été adaptée dans les deux directions pour qu’il n’y ait aucune portée couvrant l’une des deux autres extrémités. Les portées des autres zones ont été légèrement agrandies pour intégrer la nouvelle source intermédiaire.

Préparation du test

Pour le test, trois équipes avec des appareils de test CMC ont été envoyées dans les différents postes. La ligne à trois extrémités comprenant la ligne parallèle supportée par les mêmes pylônes, a été modélisée sur l’ordinateur pilotant le test depuis la centrale électrique, à l’aide du logiciel RelaySimTest. Les signaux de détection et de déclenchement des protections ainsi que les signaux de télé action, ont été connectés aux équipements de test. Les équipements de test étaient connectés à une antenne CMGPS 588. Une connexion Internet par téléphones cellulaires a été établie afin de contrôler les équipements de test dans les trois postes.

Communication pendant le test

À l’aide du partage de connexion des téléphones portables, une conférence en ligne a été initiée via Microsoft Teams, chaque poste étant équipé d’une webcam, d’un microphone et d’un haut-parleur pour que les techniciens de test puissent communiquer entre eux à tout moment. Cette conférence en ligne a ensuite permis de partager l’écran avec l’application RelaySimTest en cours, pour que la progression et les résultats du test soient toujours visibles sur les trois postes.

Contrôle des CMC dans les trois postes

Via la connexion Internet instaurée, les appareils de test dans les deux postes distants ont été contrôlés au moyen d'une connexion cloud à l’aide d’OMICRON Device Remote Agent, après qu’un accès à tous les appareils de test a été attribué au technicien de test avec le RelaySimTest maître. Ainsi, ces deux CMC distants ont pu être utilisés de la même façon que le CMC directement connecté à l’ordinateur portable dans la centrale électrique et le bon comportement de tout le système de protection a pu être validé lors du test suivant.

Quels ont été les cas de test réalisés ?

Tout d’abord, la stabilité du système de protection a été testée. Pour cela, une charge stable, puis des défauts extérieurs à la zone ont été simulés. Dans ce cas, les protections ne doivent pas déclencher, sous réserve que le défaut soit éliminé par les protections du tronçon adjacent. Après avoir validé la stabilité du système de protection, divers défauts internes ont été simulés. Nous avons commencé par des défauts avec déclenchement instantané pour différentes positions du défaut. De plus, la protection a été testée pour des cas de test avec impédance de source élevée à chaque extrémité, où le relais a dû déclencher via la fonction écho du schéma de télé action. Ensuite, des tests ont été réalisés avec des problèmes sur les canaux de télé action, nécessitant un déclenchement temporisé en zone 2 des relais de protection. Enfin, un déclenchement de secours a été testé dans les zones 2 et 3 en cas de défaillance de la protection du tronçon concerné.

Voici le tronçon de réseau pour le test de la protection ligne à trois extrémités représenté dans RelaySimTest.

Internet via les points d'accès sans fil de téléphones cellulaires

Une connexion Internet a été établie dans les trois postes pour toutes les communications à venir.

Conférence en ligne

Une conférence en ligne a ensuite été lancée afin de pouvoir facilement communiquer à tout moment et partager le contenu important entre les intervenants, notamment les différentes étapes de test.

Câblage

Enfin, les CMC ont été câblés exactement comme ils l’auraient été pour un test à une seule extrémité, et quelques tests ont été exécutés pour s’assurer que le câblage était correct dans tous les postes.

OMICRON Device Remote Agent

Le Device Remote Agent a ensuite été utilisé pour permettre à un ordinateur portable utilisant RelaySimTest de piloter tous les essais de manière centralisée.

Tester la protection de ligne à trois extrémités a été presque aussi pratique que si les trois CMC avaient été installés côte à côte. La coordination était facile grâce à la conférence en ligne. Le logiciel de paramétrage et les journaux d’événements des relais ont aussi été partagés. Une fois le test réussi, le système de protection a été mis en service.

Une fois la maintenance de la travée dans la centrale électrique terminée, les protections seront remises en configuration d’origine pour une protection à deux extrémités. Un simple test utilisant le même principe sera réalisé avec RelaySimTest pour une ligne à deux extrémités.