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Stage Développement d’une méthode ultra-rapide de localisation de chocs de foudre Application aux réseaux HVAC F/H

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Stage Développement d’une méthode ultra-rapide de localisation de chocs de foudre Application aux réseaux HVAC F/H

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Créée en 2014, SuperGrid Institute est une société privée indépendante, acteur de la transition énergétique en France et dans toute l’Europe, regroupant plus de 150 collaborateurs et plus de 20 nationalités différentes. Spécialiste des systèmes électriques innovants à courant continu en haute et moyenne tension (HVDC et MVDC). SuperGrid Institute participe également au développement de nouvelles technologies pour l’intégration des énergies renouvelables dans les réseaux électriques du futur.

SuperGrid Institute est classée sur le podium et le top 10 de l’INPI depuis 2018.

Pour plus d’infos, visitez notre site : www.supergrid-institute.com

Introduction

La protection des réseaux électriques vise à limiter l’impact des défauts qui peuvent affecter ces réseaux comme les courts-circuits ou les coupures de lignes. La foudre est l’une des causes les plus fréquentes de défaillances affectant les composants d’un système électrique, en particulier les lignes de transmission aériennes (OHL) [1]. En dehors de la foudre, la pollution ou la végétation peuvent également causer des défauts ou des perturbations. La détection et la localisation rapide de ces défauts est un élément qui permet de déconnecter rapidement l’élément en défaut, et ainsi éviter la propagation du défaut à tout le réseau.

L’intégration massive d’énergies renouvelables, qui sont raccordées à l’aide de composants d’électronique de puissance, rend le fonctionnement des algorithmes de détection existant plus difficile. De nouvelles méthodes de détection de défauts sont donc requises pour garantir la sécurité du réseau électrique après un défaut.

Objectifs

Le but de ce stage est de développer une méthode locale (sans communication) pour la détection des chocs de foudre dans les réseaux haute tension AC (HVAC) en observant les ondes transitoires de tension et de courant qui apparaissent après le défaut et se propagent dans le réseau.

L’approche qui sera étudiée est à la fois basée sur un modèle physique et sur un modèle de comportement (type « boite noire ») des défauts. Elle repose sur un modèle de la propagation des ondes de courant et de tension à travers le réseau après un événement (partie basée sur un modèle) et utilise une partie des mesures de courant et tension au relais pour estimer la forme de la tension et du courant à l’emplacement de l’événement (partie basée sur les mesures).

La méthode qui sera développée vise à être implémenté dans un relais de protection surveillant une ligne de transmission. Il faudra donc tenir compte des contraintes liées à la fréquence d’acquisition et à la bande passante des capteurs de courant et tension disponibles.

Missions

Ce stage bénéficiera largement des résultats obtenus par l’équipe encadrante sur la localisation ultra-rapide de défauts dans les réseaux HVDC [2-4,6] et HVAC. Les principales tâches envisagées sont


* Etude bibliographique des approches locales développées récemment pour la localisation et l’identification de défauts [3-6].
* Simulations d’impacts de foudre sur les réseaux HVAC pour analyser les formes d’onde du courant et de la tension disponibles à différent endroits dans le réseau. Un logiciel de simulation des transitoires électromagnétiques (EMT) sera utilisé pour représenter précisément les ondes de tension et de courant après un défaut.
* Test de l’algorithme d’identification existant sur des défauts dus à la foudre, et évaluation des performances obtenues.
* Adaptation, si nécessaire, de la méthode pour la prise en compte de ces défauts. Des outils de traitement du signal ou d’optimisation pourront être utilisées.
* Si le temps le permet, adaptation de la méthode aux lignes hybrides comprenant des portions aériennes et souterraines.
* Rédaction du rapport de stage. Une valorisation sous forme de publication scientifique est également envisagée.

Profil recherché

Pour candidater, vous devrez être en 2e année ou 3e année d’école d’ingénieur (1ère ou 2e année de master). Vous aurez déjà acquis de solides connaissances en génie électrique. Des compétences en traitement du signal, en modélisation des systèmes et en estimation paramétrique seront appréciées.

Références

[1] S. A. De Almeida, R. Pestana, and F. P. Barbosa, “The main causes of incidents in the Portuguese transmission system - Their characterization and how they can be used for risk assessment,” in Proc. 6th International Conference on the European Energy Market, EEM, Leuven, 2009.

[2] P. Verrax, N. Alglave, A. Bertinato, M. Kieffer, and B. Raison, “Low-complexity graph-based traveling wave models for HVDC grids with hybrid transmission lines: Application to fault identification,” Electric Power Systems Research, vol. 205, 2022

[3] P. Verrax, A. Bertinato, M. Kieffer, and B. Raison. Fast fault identification in bipolar HVDC grids: a fault parameter estimation approach. IEEE trans. Power Delivery, 37(1), pp. 258-267, 2022.

[4] P. Verrax, A. Bertinato, M. Kieffer, and B. Raison. Transient-based fault identification algorithm using parametric models for meshed HVDC grids. Electric Power Systems Research, 185, 106387, 2021.

[5] R. Razzaghi, M. Scatena, K. Sheshyekani, M. Paolone, F. Rachidi, and G. Antonini, “Locating lightning strikes and flashovers along overhead power transmission lines using electromagnetic time reversal,” Electric Power Systems Research, vol. 160, pp. 282–291, 2018.

[6] P. Verrax, M. Kieffer, L. Milhiet, and B. Raison. Combined model-driven and data-driven location of lightning strikes: Application to meshed HVDC grids. Electric Power Systems Research, 2022 (submitted).

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