FR3111747A1 - Procédé d’isolation d’un conducteur d’une ligne de transmission de puissance haute tension continue - Google Patents

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Alberto Bertinato
Bertrand Raison
Marc Petit
Trung Dung LE
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Grenoble Alpes
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Grenoble Alpes
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Abstract

P rocédé d’isolation d’un conducteur d’une ligne de transmission de puissance haute tension continue L’invention propose un procédé d’isolation d’un premier conducteur (21) d’une première ligne de transmission de puissance haute tension continue, reliée à au moins un nœud de liaison considéré comportant au moins trois liaisons distinctes associées chacune à au moins un dispositif de coupure, caractérisé en ce que le procédé procède, en fonction d’une information de criticité de défaut vis-à-vis du nœud de liaison considéré: - soit, dans une action d’ouverture ciblée, au passage du premier dispositif de coupure électrique (28.11) de son état fermé à son état ouvert, en maintenant le deuxième (28.12, 29.1b) et le troisième (28.13 ; 18.1 ;29.1) dispositifs de coupure électrique chacun dans leur état fermé ; - soit, dans une action d’ouverture totale du nœud considéré, à l’interruption de tous les flux de puissance dans toutes les liaisons du nœud. Figure pour l’abrégé : Fig. 4A.

Description

Procédé d’isolation d’un conducteur d’une ligne de transmission de puissance haute tension continue
L'invention concerne le domaine des infrastructures de transmission et / ou de distribution de courant électrique comprenant au moins une unité de réseau de courant électrique continu sous haute tension (HVDC). L'invention porte en particulier sur les stratégies de coupure de courant dans une telle unité de réseau HVDC en cas d’apparition d’un défaut électrique dans un conducteur électrique de cette unité de réseau.
Les unités de réseaux HVDC sont notamment envisagées comme une solution à l'interconnexion de sites de production d'électricité disparates ou non synchrones, notamment pour augmenter la capacité de transport d’énergie entre les pays (interconnexions entre pays), via ce qu’on appelle des autoroutes de l’énergie. Les unités de réseaux HVDC sont notamment envisagées pour la transmission et la distribution d'énergie produite par des fermes éoliennes plutôt que des technologies de courant alternatif, du fait de pertes en ligne inférieures et d'absence d'incidence des capacités parasites dans l’unité de réseau sur de longues distances. De telles unités de réseaux HVDC ont typiquement des niveaux de tension de l'ordre de 100 kV et plus.
Dans le présent texte, pour un dispositif sous tension continue, on considère comme dispositif à haute tension soit un dispositif à « haute tension A », dans lequel la tension de service nominale est continue et supérieure à 1500 V, mais inférieure ou égale à 75 000 V (75kV), soit un dispositif à « haute tension B » lorsque la tension de service nominale est continue et supérieure à 75 000 V (75kV). Ainsi, le domaine de la haute tension continue inclut le domaine de la « haute tension A » et celui de la « haute tension B ».
La coupure du courant sous haute tension continue dans de tels réseaux ou unités de réseaux est un enjeu crucial conditionnant directement la faisabilité et le développement de tels réseaux.
L’évolution des infrastructures de transmission et / ou de distribution de courant électrique tend aujourd’hui vers l’interconnexion des unités de réseaux pour aboutir à des réseaux maillés, ce qui implique des unités de réseaux HVDC comportant plusieurs cheminements possibles entre deux terminaux par lesquelles l’unité de réseau considérée est connectée à d’autres unités de réseau. Ainsi, en partant d’un terminal, une unité de réseau peut avoir deux ou plus conducteurs électriques qui relient électriquement deux autres points distincts de la même unité de réseau HVDC, de la sorte que l’unité de réseau présente un nœud de liaison, qui peut être dans ce cas être qualifié de nœud électrique externe, puisque relié aussi à une autre unité de réseau. Au sein même d’une unité de réseau on peut avoir un nœud de liaison présentant au moins trois liaisons distinctes, toutes les liaisons de ce nœud de liaison étant reliées à des équipements ou à des conducteurs électriques appartenant à l’unité de réseau considérée. On peut alors se référer à un tel nœud de liaison sous le nom de nœud de liaison interne.
Généralement, dans le domaine des hautes tensions alternatives, à chacune des deux extrémités d’un conducteur électrique, on trouve un dispositif de coupure électrique capable de couper la circulation de courant électrique dans le conducteur, que le courant soit le courant nominal, qui est le courant maximal que le conducteur est susceptible de conduire en régime permanent, ou un courant de défaut, qui peut excéder ce courant nominal. La coupure des courants électriques sous haute tension continue (HVDC) est plus complexe à réaliser que celle des courants sous tension alternative (AC). En effet, lors de la coupure d’un courant alternatif, on profite d’un passage par zéro du courant pour réaliser la coupure électrique, ce dont on ne peut pas bénéficier avec un courant sous tension continue, notamment HVDC. En cas de défaut, le réseau électrique est prévu pour mettre en œuvre une stratégie d’élimination de défauts du réseau, visant à interrompre le courant dans le conducteur électrique en défaut.
Différents type de stratégies de protection sont connues. Dans le cadre du projet européen “PROgress on Meshed HVDC Offshore Transmission Networks”, un document «D4.2 – Broad comparison of fault clearing strategies for DC grids» a été mis à disposition, avec une date du 4 Octobre 2017, qui définit différent types de stratégies.
Certaines stratégies d’élimination de défauts sont dites « non-sélectives ». Elles sont définis par le CIGRE WG B4 / B5-59 en considérant une unité de réseau HVDC tout entière comme formant une zone de protection unique pour l'élimination des défauts, c'est-à-dire sans aucune sélectivité pour l'interruption du courant de défaut dans le réseau HVDC. En cas de défaut dans l’unité de réseau HVDC, l'ensemble de l’unité de réseau HVDC est mis hors tension dès la détection du défaut. Avec l'utilisation de stratégies de suppression des défauts « non sélectives », les exigences sur les composants de protection, notamment les dispositifs de coupure électrique, sont plus faibles. Par conséquent, les composants permettant la mise en œuvre de ces réseaux sont moins coûteux. Cependant, tous les flux de puissance électrique au travers de l'ensemble de l’unité de réseau doivent être interrompus chaque fois qu'un défaut se produit dans l’unité de réseau.
Les stratégies d’élimination de défauts les plus performantes sont dites « entièrement sélectives ». Le CIGRE WG B4 / B5-59 définit la suppression de défaut « entièrement sélective » comme mettant en œuvre des zones de protection qui sont définies pour protéger individuellement chaque conducteur électrique et chaque nœud de liaison sous tension continue. De manière un peu plus large, entrent dans cette catégorie, les stratégies qui visent à minimiser l'impact des défauts sur le réseau AC en permettant généralement une certaine continuité de fonctionnement de l’unité de réseau HVDC en cas de défaut. Pour ce faire, chaque conducteur (et idéalement chaque nœud de liaison) doit être protégé individuellement. Dans le cadre d’un défaut survenant sur un conducteur électrique, cela implique d’être capable d’isoler le défaut en ouvrant seulement les dispositifs de coupure situés aux extrémités du conducteur en défaut, en laissant les autres dispositifs de coupure fermés afin de maintenir les autres flux de puissance dans l’unité de réseau. Ceci nécessite que les dispositifs de coupure soient réalisés sous la forme de disjoncteurs sous tension continue à action rapide, tels que des disjoncteurs de type hybride, et de généralement aussi de mettre des inductances de protection en série à chaque extrémité du conducteur afin de limiter la rapidité de montée de l’intensité du courant dans le conducteur au moment de l’apparition du défaut. Cependant, de tels composants sont considérés comme coûteux. Il est aussi possible de mettre en œuvre des stratégies d’élimination de défauts « entièrement sélectives » avec des appareils de coupure mécaniques, mais cela impose alors de disposer, à chaque extrémité des conducteurs des lignes de transmission, des inductances de protection ayant une très forte inductance, par exemple supérieure ou égale à 200 milli-henrys.
Il a aussi été proposé des stratégies intermédiaires, dites «partiellement sélectives» dans lesquelles l’unité de réseau HVDC est divisée en plusieurs zones de protection. En cas d’apparition d’un défaut électrique dans une zone, qui devient donc une zone défaillante, la perte de l'ensemble de l’unité de réseau HVDC est évitée en isolant rapidement les zones saines de la zone défaillante. En limitant l'impact d'un défaut à une partie seulement de l’unité de réseau HVDC, l'impact d'un défaut est diminué par rapport à une stratégie non sélective. Il n’empêche qu’une zone entière de l’unité de réseau doit être mise hors service, ce qui peut être préjudiciable pour des unités de réseaux adjacentes, reliées à cette zone hors service de l’unité de réseau où survient le défaut. Dans le document WO2012123015, il est proposé de délimiter aux moins deux zones de protection dans une même unité de réseau HVDC en interposant des limiteurs de courant dans tous les conducteurs reliant ces deux zones. Le document "DC fault protection strategy considering DC network partition" de M. Rahman, L. Xu, L. Yao in IEEE PES GM, Boston, 2016, étudie la partition d’une unité de réseau HVDC multi-terminaux. Des disjoncteurs à action rapide ou des convertisseurs DC-DC bloquant les défauts peuvent être configurés à des emplacements stratégiques pour permettre à l'ensemble du système HVDC multi-terminaux d'être exploité de manière interconnectée mais partitionnée en zones de réseau. En cas d'événement de défaut dans l’une des zones de l’unité de réseau, les dispositifs de coupure ou les convertisseurs DC-DC des connexions de câbles stratégiques qui relient les différentes zones de l’unité de réseau HVDC sont ouverts ou bloqués de sorte que la zone défectueuse de l’unité de réseau HVDC est rapidement isolée du reste de l’unité de réseau HVDC. Ainsi, la partie saine de l’unité de réseau HVDC peut rester opérationnelle ou récupérer rapidement pour rétablir la transmission de puissance. Chaque zone de l’unité de réseau HVDC peut être protégée à l'aide de stratégies d’élimination de défaut de type sélective ou non sélective.
La plupart des unités de réseau HVDC actuellement prévues utiliseront, en tant que conducteurs électriques, des câbles enterrés ou sous-marin, car le droit de passage pour les conducteurs aériennes est difficile à obtenir. Cependant, les conducteurs aériens des lignes aériennes existantes, prévus pour la circulation de courants alternatifs, pourraient être mis à niveau et utilisés par la suite dans les unités de réseau HVDC en tant que conducteurs électriques, ce qui serait une solution intéressante en raison à la fois de sa simplicité et de sa rentabilité.
Chacun de ces deux types de conducteurs électriques peut, en service, connaitre des défauts électriques. La survenance d’un défaut électrique dans un conducteur électrique d’une ligne de transmission de puissance se traduit souvent par une situation de court-circuit à la terre, ce qui provoque la circulation, dans le conducteur électrique, d’un courant de défaut qui excède très rapidement, en quelques millisecondes ou moins, le courant nominal pour lequel le conducteur et les éléments adjacents au conducteur sont dimensionnés.
Or, en comparant les caractéristiques électriques pertinentes en cas de défaut, d’une part des câbles enterrés ou sous-marin et d’autre part des conducteurs aériens, des différences significatives peuvent être identifiées notamment en termes d'impédance caractéristique, de vitesse de propagation et de couplage mutuel. Cependant, d’autres caractéristiques, qui ne sont pas directement liées au conducteur, peuvent également être prises en compte en cas de défaut électrique, telles que par exemple la probabilité de survenance d’un défaut électrique, la persistance du défaut électrique et la résistance de défaut. Des valeurs habituelles de ces caractéristiques sont répertoriées dans le tableau 1, d’une part pour des câbles enterrés ou sous-marin, et d’autre part pour des conducteurs aériens, à chaque fois dimensionnés pour une utilisation dans une unité de réseau sous haute tension continue.
Caractéristique Electrique Câble enterré
ou sous-marin		 Conducteur aérien
Impédance caractéristique 27Ω 360Ω
Vitesse de propagation 153 km/s 299 km/s
Couplage mutuel Négligeable Elevé
Probabilité de survenance de défaut 0.07 défaut/100km*an 0.83 défaut/100km*an
Persistance de défaut Permanent Fugitif ou permanent
Résistance de défaut 0-1Ω 0-500Ω
Les valeurs données pour l'impédance caractéristique et la vitesse de propagation d’un conducteur aérien représentent le mode aérien. Pour le mode de retour au sol d’une ligne aérienne multi-conducteurs, une vitesse de propagation de 263 km/s et une impédance caractéristique de 685 Ω peuvent être considérées. Le mode de retour au sol représente les interactions du conducteur avec le sol tandis que le mode aérien représente les interactions entre les conducteurs.
La haute impédance caractéristique d’un conducteur aérien conduit, en cas de défaut électrique survenant dans le conducteur aérien, à une augmentation plus lente du courant et à un courant de décharge plus faible des conducteurs adjacents. La probabilité de survenance de défaut est plus élevée pour les conducteurs aériens, notamment du fait de leur exposition à des conditions météorologiques difficiles, telles que les impacts de foudre ou la pollution, ce qui ne peut manquer d’affecter le taux de coupure de l'ensemble de l’unité de réseau HVDC lors de l'application d'une stratégie d’élimination de défauts non sélective. Cela conduit à un arrêt plus fréquent de l’unité de réseau HVDC considérée.
La résistance de défaut d’un câble enterré ou sous-marin est estimée très faible, car elle est principalement caractérisée par une rupture diélectrique de l'isolation du conducteur. En revanche, les défauts électriques susceptibles de survenir dans un conducteur aérien peuvent avoir de multiples raisons, dont certaines conduisent à une résistance de défaut plus élevée.
On comprend que, dans une unité de réseau HVDC mettant en œuvre une ou plusieurs conducteurs électriques comprenant un conducteur aérien, l’adoption d’une stratégie d’élimination de défauts de type « non-sélective », qui impose l’arrêt complet des flux de puissance dans l’unité de réseau en cas de défaut, peut être très pénalisante du fait de l’occurrence plus fréquente des défauts dans les conducteurs aériens. Il en va de même, certes à un degré moindre, en cas de mise en œuvre de stratégies de types partiellement sélectives dans lesquelles une unité de réseau est divisée en plusieurs zones de protection avec des moyens d’interruption ou de limitation de courant entre les différentes zones. Et, on a vu plus haut que la mise en œuvre de stratégies « entièrement sélectives » nécessitait la généralisation de dispositifs de coupures à action rapide, particulièrement onéreux.
L’invention a donc pour but de proposer un procédé d’isolation d’un premier conducteur d’une première ligne de transmission de puissance, dans une unité de réseau électrique HVDC considérée, qui permette de limiter la fréquence d’occurrence des mises hors services complètes de l’unité de réseau, sans pour autant nécessiter la généralisation de dispositifs de coupure à action rapide dans toute l’unité de réseau HVDC, et ceci même si l’unité de réseau HVDC comporte des lignes aériennes de transmission de puissance, comprenant des conducteurs électriques incorporant au moins un conducteur aérien.
Dans ce but, l’invention propose un procédé d’isolation d’un premier conducteur d’une première ligne de transmission de puissance dans une unité de réseau électrique considérée, l’unité de réseau électrique considérée opérant sous une tension de service nominale unique qui est une haute tension continue, dans lequel l’unité de réseau électrique considérée comporte au moins un nœud de liaison considéré, comportant au moins trois liaisons distinctes connectées électriquement entre elles de manière continue, avec :
– une première liaison qui est reliée électriquement à une extrémité proximale du premier conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée, avec interposition d’un premier dispositif de coupure électrique associé à la première liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé dans lequel il permet la circulation d’un premier flux de puissance entre le nœud de liaison considéré et le premier conducteur ;
- une deuxième liaison qui est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique ou à un deuxième conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée pour permettre le passage d’un deuxième flux de puissance électrique au travers de la deuxième liaison qui est commandé par au moins un deuxième dispositif de coupure électrique, associé à la deuxième liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé ;
- une troisième liaison qui est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique ou à un troisième conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée pour permettre le passage d’un troisième flux de puissance électrique au travers de la troisième liaison qui est commandé par au moins un troisième dispositif de coupure électrique, associé à la troisième liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé.
Le procédé comporte par ailleurs la surveillance d’au moins paramètre surveillé relatif au courant et/ou au potentiel électrique dans le premier conducteur électrique.
Le procédé comportant une étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique.
Le procédé comporte, en plus de l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique, au moins une étape de détermination de niveau de criticité du défaut, vis-à-vis du nœud de liaison considéré, retournant une information de niveau de criticité du défaut.
En présence d’une information de présence de défaut dans le premier conducteur électrique, le procédé procède, en fonction de l’information de criticité de défaut vis-à-vis du nœud de liaison considéré:
- soit, dans une action d’ouverture ciblée, au passage du premier dispositif de coupure électrique de son état fermé à son état ouvert, en maintenant le deuxième et le troisième dispositifs de coupure électrique chacun dans leur état fermé ;
- soit, dans une action d’ouverture totale du nœud considérée, à l’interruption de tous les flux de puissance dans toutes les liaisons du nœud.
Le procédé selon l’invention peut de plus comprendre les caractéristiques optionnelles suivantes, prises seules ou en combinaison.
Dans une action d’ouverture totale du nœud considéré, le premier dispositif de coupure électrique peut être amené de son état fermé à son état ouvert après que tous les flux de puissance électrique au travers des autres liaisons du nœud de liaison considéré, autres que la première liaison, ont été interrompus.
L’étape de détermination de niveau de criticité vis-à-vis du nœud de liaison considéré peut comprendre une comparaison d’au moins un paramètre surveillé par rapport à un critère de criticité de défaut.
Le critère de criticité de défaut peut avoir été déterminé en avance.
L’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique peut comporter une comparaison d’au moins un paramètre surveillé par rapport à un critère de défaut de conducteur.
L’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique et l’étape de détermination de niveau de criticité vis-à-vis du nœud de liaison considéré peuvent être effectuées en fonction de la valeur d’un même paramètre surveillé. A contrario, l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique et l’étape de détermination de niveau de criticité vis-à-vis du nœud de liaison considéré peuvent être effectuées en fonction de la valeur de deux paramètres surveillés différents.
L’information de criticité de défaut peut être déterminée en fonction d’une prédiction de l’évolution du courant dans le premier conducteur électrique suite à l’apparition du défaut et en fonction de la capacité du premier dispositif de coupure électrique à couper ce courant.
Ledit au moins un paramètre surveillé peut être sélectionné parmi l’intensité du courant dans le premier conducteur, la dérivée par rapport au temps de l’intensité du courant dans le premier conducteur, le potentiel électrique du premier conducteur, et la dérivée par rapport au temps du potentiel électrique du premier conducteur, ou leurs combinaisons.
Ledit au moins un paramètre surveillé peut être une valeur de la dérivée, par rapport au temps, du potentiel électrique du premier conducteur.
La deuxième et/ou la troisième liaison peut être reliée électriquement à un convertisseur de puissance électrique vers une autre unité de réseau électrique, par l’intermédiaire d’un deuxième, respectivement troisième, dispositif de coupure électrique de courant sous tension continue.
La deuxième et/ou la troisième liaison peut être reliée électriquement à un convertisseur de puissance électrique vers une autre unité de réseau électrique, le convertisseur de puissance formant aussi le deuxième, respectivement troisième, dispositif de coupure électrique.
La deuxième et/ou la troisième liaison peut être reliée électriquement à un convertisseur de puissance électrique vers une autre unité de réseau électrique, le deuxième, respectivement troisième, dispositif de coupure électrique étant interposé entre le convertisseur de puissance électrique et ladite autre unité de réseau électrique. Dans ce cas, si l’autre unité de réseau opère sous une tension de service nominale alternative, le deuxième, respectivement troisième, dispositif de coupure électrique, interposé entre le convertisseur de puissance électrique et ladite autre unité de réseau électrique, est un dispositif de coupure électrique de courant sous tension alternative.
Le nœud de liaison considéré peut comporter au moins une autre liaison, qui est distincte de la première liaison, et qui est reliée électriquement à un deuxième conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée par l’intermédiaire d’au moins un deuxième dispositif de coupure électrique qui est associé à ladite autre liaison et qui possède un état ouvert et un état fermé.
L’unité de réseau électrique considérée peut comporter au moins un autre nœud de liaison, distinct du premier nœud de liaison et comportant au moins trois liaisons distinctes connectées électriquement entre elles de manière continue, avec :
– une première liaison qui est reliée électriquement à une extrémité distale du premier conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée, avec interposition d’un premier dispositif de coupure électrique associé à la première liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé dans lequel il permet la circulation d’un premier flux de puissance entre cet autre nœud de liaison ;
- une deuxième liaison qui est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique ou à un autre conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée pour permettre le passage d’un deuxième flux de puissance électrique au travers de la deuxième liaison de cet autre nœud de liaison, ce deuxième flux étant commandé par au moins un deuxième dispositif de coupure électrique, associé à la deuxième liaison de cet autre nœud de liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé ;
- une troisième liaison qui est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique ou à un autre conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée pour permettre le passage d’un troisième flux de puissance électrique au travers de la troisième liaison de cet autre nœud de liaison, ce troisième flux étant commandé par au moins un troisième dispositif de coupure électrique, associé à la troisième liaison de cet autre nœud de liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé.
En présence d’un tel autre nœud de liaisons, le procédé peut comporter au moins une étape de détermination de niveau de criticité du défaut vis-à-vis de cet autre nœud de liaison, retournant une information de niveau de criticité du défaut vis-à-vis de cet autre nœud de liaison ; et, en fonction de l’information de criticité de défaut vis-à-vis de cet autre nœud de liaison, le procédé peut procéder :
- soit, dans une action d’ouverture ciblée, au passage du premier dispositif de coupure électrique de cet autre nœud de liaison de son état fermé à son état ouvert, en maintenant, dans cet autre nœud de liaison, le deuxième et le troisième dispositifs de coupure électrique de cet autre nœud chacun dans leur état fermé ;
- soit, dans une action d’ouverture totale de cet autre nœud de liaison, à l’interruption de tous les flux de puissance dans toutes les liaisons de cet autre nœud de liaison, laquelle peut notamment comprendre le passage du premier dispositif de coupure électrique de cet autre nœud de liaison de son état fermé à son état ouvert.
Dans un tel cas, pour un même défaut électrique dans le premier conducteur, l’étape de détermination de niveau de criticité du défaut vis-à-vis du nœud de liaison considéré et l’étape de détermination de niveau de criticité du défaut vis-à-vis l’autre nœud de liaison peuvent êtres distinctes et peuvent retourner une information de niveau de criticité du défaut qui peut être différente, conduisant à la possibilité d’avoir, pour un défaut électrique donné, une action d’ouverture totale pour l’un des deux nœuds, et à une action d’ouverture ciblée pour l’autre des deux nœuds.
De manière générale, le procédé peut avantageusement être mis en œuvre lorsque le premier conducteur électrique comprend un conducteur électrique aérien.
La figure 1 est une vue générale schématique d’une infrastructure de transmission et de distribution de courant électrique comprenant une unité de réseau de courant HVDC.
La figure 2 représente une vue un peu plus détaillée, tout en restant schématique, d’un partie de l’infrastructure 10, illustrant l’environnement d’un nœud de liaison considéré de l’unité de réseau HVDC de la Fig. 1.
La figure 3 représente une vue schématique de l’unité de réseau HVDC de la Fig. 1, en cas de mise en œuvre d’une stratégie non sélective au niveau de l’unité de réseau HVDC.
La figure 4A représente une vue schématique de l’unité de réseau HVDC de la Fig. 1, en cas de mise en œuvre d’une action d’ouverture totale vis-à-vis du nœud de liaison illustré à la Fig. 2.
La figure 4B représente une vue schématique de l’unité de réseau HVDC de la Fig. 1, en cas de mise en œuvre, dans le cadre d’un procédé selon l’invention, d’une action d’ouverture ciblée vis-à-vis du nœud de liaison illustré à la Fig. 2.
La figure 5 est un organigramme illustrant schématique d’un exemple d’une partie d’un procédé d’isolation conforme à l’invention.
La figure 6 représente le schéma d’une modélisation à paramètres concentrés d’un conducteur électrique en défaut électrique en vue du calcul estimatif de certains paramètres caractéristiques de ce défaut.
La figure 7 représente une cartographie indiquant la criticité d’un défaut en fonction de certains paramètres caractéristiques de ce défaut.
La figure 8 représente le schéma d’une modélisation à paramètres distribués d’un conducteur électrique en défaut électrique en vue du calcul estimatif de l’évolution de la tension dans le conducteur au moment de l’apparition du défaut.
La figure 9 représente le schéma d’une modélisation d’un nœud de liaison et de son environnement en vue de sa modélisation, pour calculer un seuil d’évolution de la dérivée de la tension dans un conducteur électrique relié à ce nœud de liaison, au moment de l’apparition du défaut dans ce conducteur électrique.
La figure 10 représente une cartographie regroupant les valeurs de seuil d’évolution de la dérivée de la tension dans un conducteur électrique, permettant de déterminer la criticité d’un défaut en fonction de certains paramètres caractéristiques de ce défaut.
La figure 11A représente une vue schématique d’une infrastructure de transmission et de distribution de courant électrique comprenant une unité de réseau de courant HVDC, en cas de mise en œuvre, dans le cadre d’un procédé selon l’invention, d’une action d’ouverture ciblée vis-à-vis des deux nœuds de liaison de l’unité de réseau de courant HVDC.
La figure 11B représente une vue schématique de l’infrastructure de transmission et de distribution de courant électrique de la Fig. 11A, en cas de mise en œuvre, dans le cadre d’un procédé selon l’invention, d’une action d’ouverture totale vis-à-vis d’un des nœuds de liaison de l’unité de réseau de courant HVDC, et d’une action d’ouverture ciblée vis-à-vis de l’autre des deux nœuds de liaison de l’unité de réseau de courant HVDC.
LaFig . 1représente un exemple d’une infrastructure10de transmission et de distribution de courant électrique comprenant une unité de réseau de courant électrique continu sous haute tension, ci-après dénommée unité de réseau HVDC12. Dans cet exemple, l’unité de réseau HVDC12présente 4 terminaux, en l’occurrence un premier terminal14.1, un deuxième terminal14.2, un troisième terminal14.3et un quatrième terminal14.4. L’unité de réseau HVDC12comprend, pour relier électriquement ces 4 terminaux, des conducteurs électriques21,22,23,24, des bus électriques26 .1,26 .2,26 .3,26 .4, des dispositifs de coupure, etc…qui tous opèrent sous une tension de service nominale unique qui est une haute tension continue, par exemple une « haute tension B » dans laquelle la tension de service nominale est continue et supérieure à 75 000 V.
LaFig. 1 1Areprésente un autre exemple d’une infrastructure10de transmission et de distribution de courant électrique comprenant une unité de réseau HVDC12. Dans ce deuxième exemple, l’unité de réseau HVDC12présente 2 couples de terminaux, en l’occurrence un premier couple comprenant deux terminaux14.1et14.1bqui sont au même potentiel électrique, et un deuxième couple de terminaux14.2et14.2bqui sont au même potentiel électrique. L’unité de réseau HVDC12comprend, pour relier électriquement ces 4 terminaux, un conducteur électrique21d’une unique ligne de transmission de puissance électrique qui s’étend électriquement entre deux bus électriques26.1,26.2, des dispositifs de coupure, etc…qui tous opèrent sous une tension de service nominale unique qui est une haute tension continue, par exemple une « haute tension B » dans laquelle la tension de service nominale est continue et supérieure à 75 000 V.
Dans un réseau électrique, la transmission de puissance électrique entre deux points donnés du réseau se fait par une ligne de transmission de puissance qui comprend généralement plusieurs conducteurs dont chacun correspond à un pôle électrique de la ligne de transmission de puissance. Dans tous les cas, au sens du présent texte, un conducteur électrique peut être sous la forme sous la forme d’un unique conducteur électrique qui s’étend entre deux points distincts d’une unité de réseau considérée, ou sous la forme d’un ensemble de conducteurs électriques qui s’étendent en parallèle électriquement entre deux points distincts d’une unité de réseau considérée, tous les conducteurs de l’ensemble étant, à chaque instant, au même potentiel électrique.
Ainsi, dans une unité de réseau HVDC, la transmission de puissance électrique entre deux points donnés du réseau se fait par une ligne de transmission de puissance qui, dans beaucoup de cas, comporte deux pôles électriques, chaque pôle comprenant un conducteur électrique qui s’étend entre les deux points donnés du réseau. Dans ce cas, la ligne de transmission de puissance comporte donc deux conducteurs électriques de polarités différentes, avec, en charge, par exemple un conducteur électrique qui est à un potentiel positif et un conducteur électrique qui est à un potentiel négatif ou neutre. Toujours dans une unité de réseau HVDC, la transmission de puissance électrique entre deux points donnés du réseau peut aussi se faire par une voie de transmission de puissance à trois pôles électriques comprenant trois conducteurs électriques, avec, en charge, un conducteur électrique qui est à un potentiel positif, un conducteur électrique qui est à un potentiel négatif, et un conducteur électrique qui est à un potentiel neutre. Dans certains cas, la transmission de puissance électrique entre deux points donnés du réseau peut se faire par une ligne de transmission de puissance à un seul pôle électrique, avec un conducteur électrique au potentiel de la ligne et avec un retour électrique par la terre.
Dans les figures, on a représenté par un seul trait une ligne de transmission de puissance entre deux points distincts d’une unité de réseau, notamment dans l’unité de réseau HVDC12, ceci afin de faire apparaitre clairement la topologie du réseau sans avoir à entrer dans les détails techniques. De même, là où on a représenté, en un point donné de l’unité de réseau, un bus électrique26 .1,26 .2,26 .3,26 .4, on aura dans la réalité autant de bus électriques que le nombre de pôles, donc autant de bus électriques que le nombre de conducteurs électriques dans les lignes de transmission qui partent du point considéré. Par exemple, on peut partir du principe que l’on a représenté dans l’unité de réseau HVDC12uniquement les conducteurs électriques et les bus électriques correspondant à un pôle positif.
Tous les convertisseurs de puissance seront considérés comme des convertisseurs idéaux. Seules les entrées et les sorties sont indiquées et tous les détails techniques de la topologie interne, y compris les éventuels niveaux de tension intermédiaires, ne sont pas décrits. Les conducteurs électriques très courts ne sont pas décrits. Ainsi, deux bus électriques directement connectés par un conducteur électrique très court sont considérés comme ne formant qu’un seul bus électrique.
En chacun de ses 4 terminaux, l’unité de réseau HVDC12est connectée à une autre unité de réseau16.1,16.2,16.3,16.4. Dans l’exemple, chacune de ces autres unités de réseau16.1,16.2,16.3,16.4est une unité de réseau sous courant alternatif, si bien que chacun des 4 terminaux14.1,14.2,14.3et14.4est en réalité relié au côté continu d’un convertisseur de puissance alternatif-continu18.1,18.2,18.3,18.4. On retrouve la même disposition dans l’installation desFig. 11Aet11B. Cependant, l’une ou l’autre ou plusieurs de ces autres unités de réseau16.1,16.2,16.3,16.4, pourrait être d’une autre nature, et pourrait par exemple être une autre unité de réseau HVDC. Deux unités de réseau HVDC peuvent ainsi être connectées électriquement au niveau d’un terminal commun par l’intermédiaire d’un convertisseur de puissance continu-continu. Dans l’exemple de laFig. 1, les unités de réseau16.2et16.4comportent chacune un champ de générateurs électriques, par exemple un champ d’éoliennes. Dans l’exemple de laFig. 1, les unités de réseau16. 1et16. 3représentent des unités de réseaux de transmission et de distribution d’électricité.
On pourra notamment considérer que deux unités réseaux sont distinctes si elles peuvent opérer simultanément :
- l’une sous tension continue, l’autre sous tension alternative ; ou
- l’une sous une première tension continue, et l’autre sous une seconde tension continue de valeur différente de la première tension continue ; ou
- sous la même tension, mais avec isolation galvanique ou avec interposition d’un convertisseur de puissance.
Dans l’exemple illustré à laFig. 1, l’unité de réseau HVDC12comprend plusieurs nœuds de liaison, en l’occurrence 3 nœuds de liaison, ici réalisés sous la forme de bus électriques26 .1,26 .3et26 .4, dont chacun comporte au moins trois liaisons distinctes qui sont connectées électriquement entre elles de manière continue, c’est-à-dire sans possibilité de coupure électrique entre les liaisons. Dans l’exemple illustré à laFig. 1 1A, l’unité de réseau HVDC12comprend 2 nœuds de liaison, ici réalisés aussi sous la forme de bus électriques26.1,26. 2. L’un de ces nœuds de liaison26 .1de l’exemple de laFig. 1est illustré plus particulièrement sur laFig. 2. Ce nœud de liaison26 .1illustré à laFig. 2présente 4 liaisons26 .11,26 .12,26 .13et26 .14. Les nœuds de liaison26.3et26 .4visibles sur leFig. 1ne présentent que 3 liaisons. On note par ailleurs que, dans l’exemple de laFig. 1, le bus électrique formant le nœud de liaison26 .2ne comporte que deux liaisons, et peut donc être considéré comme un simple point de connexion.
Dans l’exemple de laFig. 1, on remarque que les 4 nœuds de liaison26 .1,26 .2,26 .3et26 .4peuvent être qualifiés chacun de nœud de liaison externe dans la mesure où l’une au moins des liaisons du nœud considéré est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique16.1,16.2,16.3,16.4au travers d’un convertisseur de puissance électrique. Dans l’exemple de laFig. 1, on remarque que les nœuds de liaison26.1,26.2peuvent aussi être qualifiés chacun de nœud de liaison externe dans la mesure où, pour chacun, deux des liaisons du nœud considéré sont reliées électriquement à au moins une autre unité de réseau électrique16.1,16.2,16.3,16.4au travers d’un convertisseur de puissance électrique. Dans l’exemple de laFig. 1, la liaison au convertisseur de puissance électrique se fait par l’intermédiaire d’un dispositif de coupure électrique. Dans l’exemple de laFig. 1 1A, la liaison au convertisseur de puissance électrique se fait sans dispositif de coupure électrique spécifique, c’est-à-dire sans la présence d’un composant distinct du convertisseur de puissance électrique qui pourrait faire office de dispositif de coupure électrique.
Cependant, une unité de réseau au sens de l’invention pourrait comporter aussi au moins un nœud de liaison qui serait qualifié d’interne, sous la forme d’un point de l’unité de réseau comportant trois ou plus liaisons distinctes qui seraient toutes connectées électriquement entre elles de manière continue et qui seraient chacune reliées à d’autres points ou dispositifs distincts (par exemple des conducteurs électriques) de la même unité de réseau.
Le nœud de liaison26 .1illustré auxFigs. 1et2est réalisé sous la forme d’un bus électrique et comporte une première liaison26 .11qui est reliée électriquement à une extrémité proximale d’un premier conducteur électrique21d’une première ligne de transmission de puissance de l’unité de réseau électrique considérée, avec interposition d’un premier dispositif de coupure électrique28.11, associé à la première liaison26.11, qui possède un état ouvert et un état fermé. On retrouve le même agencement pour le premier nœud de liaison26.1de l’exemple desFigs. 1 1Aet11B. Dans son état fermé, le premier dispositif de coupure électrique28.11permet la circulation d’un premier flux de puissanceP26.11entre le nœud de liaison considéré et le premier conducteur21, dans la première liaison26.11. Ce premier flux de puissanceP26.11correspond, en service normal et l’absence de défaut, à celui qui circule dans le premier conducteur21. Dans son état ouvert, le premier dispositif de coupure électrique28.11interrompt la circulation de toute puissance électrique entre le nœud de liaison considéré et le premier conducteur21, dans la première liaison26.11.
Dans le présent texte, un dispositif de coupure électrique peut comprendre un ou plusieurs appareils de coupure de courant, agencés en parallèle et/ou en série entre un point d’entrée du dispositif et un point de sortie du dispositif. Dans l’état ouvert, un dispositif de coupure électrique empêche la circulation du courant au travers du dispositif. Dans un état fermé, un dispositif de coupure électrique permet la circulation d’un courant électrique au travers du dispositif. Un dispositif de coupure électrique peut comprendre un ou plusieurs appareils de type disjoncteur, optimisé pour interrompre un courant établi, et/ou un ou plusieurs appareils de type sectionneur, optimisé pour maintenir une isolation électrique entre ses deux terminaux lorsqu’il est dans un état ouvert. De tels appareils peuvent être des appareils mécaniques, électroniques ou hybrides.
De préférence, le premier dispositif de coupure électrique28.11est de type mécanique, dans lequel la coupure électrique correspond à un écartement mécanique de deux électrodes.
Sur laFig. 1, on voit que ce premier conducteur électrique21est relié, par son extrémité distale, au quatrième terminal14.4de l’unité de réseau HVDC12, ici par l’intermédiaire d’un quatrième bus électrique26.4de l’unité de réseau HVDC12. Dans cet exemple, un dispositif de coupure électrique28.41est interposé entre l’extrémité distale du premier conducteur électrique21et une liaison26.41du quatrième bus électrique26.4. De préférence, notamment pour des raisons de coût réduit, le dispositif de coupure électrique28.41qui assure l’interruption du flux de puissance dans la quatrième liaison du nœud du troisième bus électrique26.3est un dispositif de coupure électrique de type mécanique. Ainsi, le premier conducteur électrique21est susceptible d’être entièrement isolé, à chacune de ses deux extrémités, par l’intermédiaire d’un dispositif de coupure électrique de type mécanique qui assure l’interruption du flux de puissance entre le premier conducteur électrique21et le reste de l’infrastructure. Dans l’exemple particulier de laFig. 1, le quatrième terminal14.4est relié électriquement à une quatrième autre unité de réseau électrique16.4. De ce fait, le nœud de liaison26.4est un nœud de liaison externe. Dans l’exemple, mais cela est facultatif, un dispositif de coupure électrique28.43est interposé entre le quatrième bus électrique26.4et le quatrième terminal14.4.
Bien que non représenté sur laFig. 1, il est possible de prévoir, aux extrémités de ce premier conducteur21, par exemple à chaque extrémité de ce premier conducteur, une inductance de protection qui peut être réalisée sous la forme d’un composant inductif dédié, tel qu’une bobine. De telles inductions de protection jouent le rôle de limiteur de courant de type inductif, et pourront être prévues notamment si le premier conducteur21présente en lui-même une faible inductance équivalente. De manière connue en soit, d’autres paramètres peuvent être pris en compte pour déterminer la nécessité de la présence d’une telle inductance de protection, comme par exemple le type et/ou le nombre des conducteurs adjacents reliés à d’autres liaisons du nœud considéré, et/ou le nombre et/la puissance du ou des convertisseurs de puissance électrique reliés à d’autres liaisons du nœud considéré.
Le nœud de liaison26.1illustré auxFigs. 1et2comporte une deuxième liaison26. 1 2qui, dans cet exemple, est reliée électriquement à un deuxième conducteur électrique22, appartenant à une deuxième ligne de transmission de puissance de l’unité de réseau HVDC12. Dans d’autres modes de réalisation, tel que celui de laFig. 11, la deuxième liaison26.12pourrait être reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique, par exemple de la manière décrite en relation avec la troisième liaison de l’exemple de laFig. 1, ou de la manière qui sera décrite en relation avec l’exemple desFig s . 11 Aet11B. Dans les deux cas, le passage d’un deuxième flux de puissance électriqueP26.1 2est permis au travers de la deuxième liaison26.12. Ce deuxième flux de puissanceP 26.12est commandé par au moins un deuxième dispositif de coupure électrique28.12, associé à la deuxième liaison26.12, qui possède un état ouvert et un état fermé. Dans l’exemple de laFig. 1, le deuxième dispositif de coupure électrique28.12est interposé entre la deuxième liaison26.12et le deuxième conducteur électrique22.
Dans l’exemple de laFig. 1, on voit que ce deuxième conducteur électrique22est relié, par son extrémité distale, au troisième terminal14.3de l’unité de réseau HVDC12, ici par l’intermédiaire d’un troisième bus électrique26.3de l’unité de réseau HVDC12. Dans cet exemple, un dispositif de coupure électrique28.31est interposé entre l’extrémité distale du deuxième conducteur électrique22et une liaison26.31du troisième bus électrique26.3. Dans l’exemple particulier, le troisième terminal14.3est relié électriquement à une troisième autre unité de réseau électrique16.3. De ce fait, le troisième bus électrique26.3est un nœud de liaison externe. Un dispositif de coupure électrique28.33est interposé entre le troisième bus électrique26.3et le troisième terminal14.3.
Il est possible de prévoir, aux extrémités de ce deuxième conducteur22, par exemple à chaque extrémité de ce deuxième conducteur, une inductance de protection qui peut être réalisée sous la forme d’un composant inductif dédié, tel qu’une bobine.
Le nœud de liaison26.1illustré auxFigs. 1et2comporte aussi une troisième liaison26. 1 3. Dans cet exemple, la troisième liaison26. 1 3est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique. Dans d’autres modes de réalisation, la troisième liaison26.1 3pourrait être reliée électriquement à un autre conducteur d’une autre ligne de transmission de puissance électrique, par exemple de la manière décrite ci-dessus en relation avec la deuxième liaison. Dans les deux cas, le passage d’un troisième flux de puissance électriqueP 26.13est permis au travers de la troisième liaison26.1 3. Ce troisième flux de puissanceP26.1 3est commandé par au moins un troisième dispositif de coupure électrique28.13, associé à la troisième liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé.
Dans l’exemple particulier desFigs. 1et2, la troisième liaison26. 1 3est reliée électriquement à une première parmi les autres unités de réseau électrique16.1, au niveau du premier terminal14.1. De ce fait, le nœud de liaison26.1est un nœud de liaison externe. Dans cet exemple, la troisième liaison26.13est donc reliée électriquement à un convertisseur de puissance électrique18.1vers une autre unité de réseau électrique. Elle peut donc être qualifiée de liaison externe. Dans l’exemple de laFig. 1, le troisième dispositif de coupure électrique28.1 3est réalisé sous la forme d’un dispositif de coupure de courant sous tension continue qui est interposé entre la troisième liaison26.1 3et le convertisseur de puissance électrique18.1. Le troisième dispositif de coupure électrique28.13comporte ici au moins un appareil de coupure électrique distinct du convertisseur de puissance électrique18.1. On a illustré le même agencement pour tous les autres nœuds de liaison externes de l’unité de réseau HVDC12de laFig. 1.
Cependant, pour l’un ou l’autre, ou plusieurs de ces nœuds de liaison externes, ou tous, on pourrait prévoir qu’une liaison externe soit reliée électriquement à un convertisseur de puissance électrique vers une autre unité de réseau électrique, sans dispositif de coupure de courant sous tension continue interposé entre la liaison externe, par exemple la troisième liaison26.1 3, et le convertisseur de puissance électrique18.1. Dans un tel cas, le convertisseur de puissance peut former aussi le dispositif de coupure électrique associé à la liaison externe considérée, ici le troisième dispositif de coupure électrique. En d’autres termes, dans une telle variante, le convertisseur de puissance serait structuré pour pouvoir assurer la fonction de coupure de courant, sans qu’il soit alors nécessaire de prévoir un appareil distinct.
Un tel cas se trouve dans l’exemple desFigs. 11Aet11B.
Dans l’exemple de laFig. 1, et aussi dans le mode de réalisation de laFig. 11 A, on remarque qu’un dispositif de coupure de courant29.1, que l’on qualifiera dispositif de coupure extérieur par rapport à l’unité de réseau HVDC12 considérée, est agencé électriquement entre le convertisseur de puissance électrique18.1vers la première autre unité de réseau électrique16.1et cette même autre unité de réseau électrique16.1à proprement parler. Dans le cas où l’autre unité externe est un réseau sous tension alternative, le dispositif de coupure extérieur29.1est un dispositif de coupure sous tension alternative. Comme on le verra plus loin, le dispositif de coupure extérieur29.1peut aussi être utilisé pour commander le flux de puissanceP26.1 3dans la liaison externe du nœud de liaison considéré, donc ici dans la troisième liaison du premier nœud de liaison. Ceci pourra notamment être mise en œuvre pour les cas où l’on souhaite pouvoir se passer d’un dispositif de coupure de courant sous tension continue dans la liaison externe d’un nœud de liaison, ici la troisième liaison26.1 3.
Cependant, on note que le nœud de liaison26.1pourrait être un nœud de liaison interne pour lequel la troisième liaison26.3serait reliée électriquement à un autre conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée, avec en réalité toutes les liaisons du nœud de liaison qui seraient reliées à des conducteurs électriques ou des bus électriques de l’unité de réseau HVDC12considérée. Dans un tel cas, la troisième liaison26.3ne serait pas considérée comme une liaison externe, mais comme une liaison interne du nœud de liaison considéré.
Le nœud de liaison26.1illustré auxFigs. 1et2comporte une quatrième liaison26. 1 4qui est reliée électriquement à un troisième conducteur électrique2 3de l’unité de réseau HVDC12. Le passage d’un quatrième flux de puissance électriqueP26.1 4est permis au travers de la quatrième liaison26.1 4. Ce quatrième flux de puissanceP 26.14est commandé par au moins un quatrième dispositif de coupure électrique28.14, associé à la quatrième liaison26.1 4, qui possède un état ouvert et un état fermé. Dans l’exemple de laFig. 1, le quatrième dispositif de coupure électrique28.14est interposé entre la quatrième liaison26.14et le troisième conducteur électrique2 3. Dans l’exemple, on voit que ce troisième conducteur électrique23est relié, par son extrémité distale, au deuxième terminal14.2de l’unité de réseau HVDC12, ici par l’intermédiaire d’un deuxième bus électrique26.2de l’unité de réseau HVDC12. Dans cet exemple, l’extrémité distale du troisième conducteur électrique23est reliée à une liaison26. 2 1du deuxième bus électrique26. 2, sans interposition d’un dispositif de coupure électrique. En revanche, le deuxième bus électrique26.2comporte aussi une liaison26.22reliée électriquement à une deuxième autre unité de réseau électrique16.2, avec interposition d’un dispositif de coupure électrique28.22. De ce fait, le deuxième bus électrique26.2est aussi un nœud de liaison externe. Il est possible de prévoir, aux extrémités de ce troisième conducteur2 3, par exemple à chaque extrémité de ce troisième conducteur, une inductance de protection qui peut être réalisée sous la forme d’un composant inductif dédié, tel qu’une bobine.
De préférence, notamment pour des raisons de coût réduit, chacun des dispositifs de coupure électrique qui assure l’interruption du flux de puissance dans chaque liaison du nœud considéré est un dispositif de coupure électrique de type mécanique.
Dans l’exemple illustré à laFig. 1, on peut voir que le deuxième terminal14.2est relié, au sein de l’unité de réseau HVDC12, uniquement au premier terminal14.1l’unité de réseau HVDC12, ici par le troisième conducteur électrique23.
A contrario, dans l’exemple illustré à laFig. 1, l’unité de réseau HVDC12comporte un autre conducteur électrique24qui est relié, par une première extrémité, au troisième terminal14.3de l’unité de réseau HVDC12, ici par l’intermédiaire du troisième bus électrique26.3. Dans cet exemple, un dispositif de coupure électrique28.32est interposé entre la première extrémité de cet autre conducteur électrique24et une liaison26.32du troisième bus électrique26.3. Cet autre conducteur électrique24est relié, par sa seconde extrémité, au quatrième terminal14.4de l’unité de réseau HVDC12, ici par l’intermédiaire du quatrième bus électrique26.4. Dans cet exemple, un dispositif de coupure électrique28.4 2est interposé entre la seconde extrémité de cet autre conducteur électrique24et une liaison26.4 2du quatrième bus électrique26.4. Similairement, il est possible de prévoir, aux extrémités de cet autre conducteur2 4, par exemple à chaque extrémité, une inductance de protection qui peut être réalisée sous la forme d’un composant inductif dédié, tel qu’une bobine.
Dans l’exemple desFigs 11Aet11B, les deux nœuds de liaison ont un agencement identique. En prenant par exemple le premier nœud de liaison26.1illustré auxFigs. 11Aet11B, on voit qu’il comporte une deuxième liaison26.12et une troisième liaison26.13qui sont reliées électriquement chacune respectivement à une16.1,16.1bdes autres unités de réseau électrique, chacune par son propre convertisseur de puissance électrique18.1,18.1b. De ce fait, le nœud de liaison26.1est un nœud de liaison externe. Dans cet exemple chacune de la deuxième liaison et de la troisième liaison externe est une liaison externe qui est reliée électriquement au convertisseur de puissance électrique1 8 .1,1 8 .1bassocié sans dispositif de coupure de courant sous tension continue interposé entre la liaison externe et le convertisseur de puissance associé. Ce dernier peut former un dispositif de coupure électrique associé à la liaison externe considérée. En d’autres termes, dans une telle variante, le convertisseur de puissance peut avantageusement être structuré pour pouvoir assurer la fonction de coupure de courant, sans qu’il soit alors nécessaire de prévoir un appareil distinct. Cependant, dans cet exemple on remarque qu’un dispositif de coupure de courant29.1,29.1b, que l’on qualifiera dispositif de coupure extérieur par rapport à l’unité de réseau HVDC12considérée, est agencé électriquement, dans chacune des autres unité de réseau électrique16.1,16.1b, entre le convertisseur de puissance électrique18.1,18.1bvers unité de réseau électrique16.1,16.1bet cette même autre unité de réseau électrique16.1,16.1bà proprement parler. Dans le cas où l’autre unité externe16.1,16.1best un réseau sous tension alternative, le dispositif de coupure extérieur29.1est un dispositif de coupure sous tension alternative. Ainsi, le dispositif de coupure extérieur 29.1,29.1bpeut aussi être utilisé pour commander le flux de puissance dans chacune des deux liaisons externes du nœud de liaison considéré, donc ici respectivement dans la deuxième26.12et la troisième liaison26.13du premier nœud de liaison. Ceci permet de se passer d’un dispositif de coupure de courant sous tension continue dans ces deux liaisons externes26.12,26.13du premier nœud de liaison26.1.
Sur laFig. 2, on a illustré que le dispositif de coupure électrique28.11, associé à la première liaison26.11du premier nœud de liaison, est commandé par un système de commande électronique30. Dans l’exemple, le système de commande électronique30est agencé pour commander plusieurs dispositifs de coupure appartenant notamment à plusieurs nœuds de liaison distincts de l’unité de réseau HVDC12. Dans certains modes de réalisation, le système de commande électronique30sera agencé pour commander tous les dispositifs de coupure de l’unité de réseau HVDC12. Dans certains modes de réalisation, le système de commande électronique30sera agencé pour commander, en plus, d’autres équipements de l’unité de réseau HVDC12, par exemple des convertisseurs de puissance électrique. Dans certains modes de réalisation, le système de commande électronique30sera agencé pour communiquer avec d’autres systèmes de commande électronique, par exemple des systèmes de commande électroniques assurant le commande d’autres unités de réseau, et/ou un système général de commande électronique du réseau.
Dans l’exemple illustré, le système de commande électronique30comprend plusieurs unités de commande électronique30.1,30.2,30.3,30.4, dont chacune est par exemple dédiée à un nœud de liaison de l’unité de réseau HVDC12, au sens qu’elle assure la commande des équipements électriques associés à ce nœud de liaison, dont par exemple le ou les dispositifs de coupure associés à ce nœud. Chaque unité de commande électronique30.1,30.2,30.3,30.4peut avantageusement être localisée à proximité immédiate du nœud de liaison auquel elle est dédiée. Dans l’exemple, une unité de commande électronique30.1,30.2,30.3,30.4est dédiée à un nœud de liaison unique, mais on peut prévoir qu’une unité de commande électronique soit dédiée à un groupement de plusieurs nœuds de liaison, par exemple un groupement de nœuds de liaison géographiquement proches les uns des autres.
Dans l’exemple, l’unité de commande électronique30.1peut comprendre plusieurs sous-unités électroniques de commande30.11,30.1 2,30.13,30.13, dédiées par exemple chacune à un équipement, par exemple chacune à un dispositif de coupure électrique du nœud de liaison auquel l’unité de commande électronique30.1est dédiée. Chaque sous-unité de commande électronique30.11,30.12,30.13,30.14peut avantageusement être localisée à proximité immédiate du dispositif de coupure28.11,28.12,28.13,28.14auquel elle est déliée. Une sous-unité de commande30.11,30.12,30.13,30.14, et donc à fortiori une unité de commande électronique, et donc à fortiori le système de commande électronique30, peut comprendre un ou plusieurs processeurs informatiques, de la mémoire informatique, des entrées/sorties informatiques, un ou plusieurs canaux de communication informatiques filaires ou sans fil (par exemple des liaisons séries, des liaisons parallèles, des bus de communication informatique, etc…). Une sous-unité de commande30.11,30.12,30.13,30.14, et donc à fortiori une unité de commande électronique, et donc à fortiori le système de commande électronique30, peut comprendre et/ou être reliée à des relais électriques, à des capteurs, notamment des capteurs électriques tels que des voltmètres ou des ampèremètres, à des actionneurs, etc… Une sous-unité de commande30.11,30.12,30.13,30.14et donc à fortiori une unité de commande électronique, et donc à fortiori le système de commande électronique30, peut comprendre et/ou être reliée à des interfaces homme/machine, telles que : écrans de visualisation, témoins lumineux, claviers, boutons, interrupteurs, pointeurs, etc…
On remarque donc que l’unité de réseau HVDC12de laFig. 1est une unité de réseau qui est maillée, en ce sens qu’elle présente au moins deux points, ici deux terminaux, qui sont reliés électriquement par deux chemins électriques qui sont au moins en partie distincts. En l’occurrence, le premier terminal14.1et le quatrième terminal14.4sont reliés par deux chemins électriques distincts. Un premier chemin électrique comporte le premier conducteur électrique, qui ici relie directement le premier bus électrique26.1au quatrième bus électrique. Un deuxième chemin électrique relie indirectement le premier bus électrique26.1au quatrième bus électrique en passant par le troisième bus électrique26.3et comporte le deuxième conducteur électrique22et l’autre conducteur électrique24de l’unité de réseau HVDC12. Le premier, le troisième et le quatrième bus électriques sont donc les sommets d’une maille électrique de l’unité de réseau HVDC12.
De la sorte, on comprend que, dans l’exemple de laFig. 1, en fonctionnement normal de l’unité de réseau HVDC12, de la puissance électrique peut être transmise entre deux terminaux, ici le premier terminal14.1et le quatrième terminal14.4, selon deux chemins électriques qui sont au moins en partie distincts. Ainsi, en cas de défaillance dans une partie de l’un de ces deux chemins qui n’est pas commune avec l’autre chemin, il reste possible de transmettre de la puissance électrique entre les deux terminaux par l’intermédiaire de cet autre chemin électrique, sous réserve de pourvoir isoler électriquement la partie du chemin qui est en défaillance.
Cependant, l’unité de réseau HVDC peut prendre d’autres configurations, par exemple une unité de réseau en étoile, ou encore, comme dans l’exemple desFigs. 11Aet11B, prendre la forme d’une unité de réseau point à point.
Sur lesFig. 3,4Aet4 B, on a illustré trois configurations de l’unité de réseau HVDC12correspondant à différents états de coupure de l’unité de réseau HVDC12en cas de défaut le premier conducteur électrique21. On note ici que c’est par choix arbitraire que l’on choisit de décrire la situation d’un défaut dans le premier conducteur électrique21, et que l’on pourrait décrire de manière similaire la situation d’un défaut dans un des autres conducteurs électriques de l’unité de réseau HVDC12, par exemple dans le deuxième conducteur électrique22.
Sur les Figs1à4 B, ainsi que sur lesFigs. 11Aet11B, on a illustré les différents dispositifs de coupure soit dans leur état fermé, laissant passer le courant, auquel cas ils sont représentés sous la forme d’un rectangle plein, soit dans leur état ouvert, interrompant le passage du courant, auquel cas ils sont représentés sous la forme d’un rectangle évidé. Sur laFig. 1, l’unité de réseau HVDC12est dans son état de fonctionnement nominal et tous les dispositifs de coupure sont dans leur état fermé.
Sur laFig. 2, on a illustré les flux de puissances au niveau du premier nœud de liaison26.1en cas d’apparition d’un défaut électrique du type fuite à la terre quelque part dans le premier conducteur électrique21. Un tel défaut peut par exemple prendre la forme d’un court-circuit entre le premier conducteur électrique21 et la terre, ou d’un court-circuit entre le premier conducteur électrique21et un autre conducteur, par exemple un autre conducteur de la première ligne de transmission de puissance à laquelle appartient le premier conducteur électrique21. Au moment de l’apparition de ce défaut, le premier conducteur électrique21est relié à ce nœud de liaison26.1par l’intermédiaire du dispositif de coupure électrique associé28.11qui est dans son état fermé laissant passer le courant. Au moins une autre des liaisons du nœud de liaison est reliée à une autre partie du réseau par l’intermédiaire du dispositif de coupure électrique associé qui est dans son état fermé laissant passer le courant. Dans l’exemple illustré à laFig. 1, toutes les autres liaisons du nœud de liaison sont reliées à une autre partie du réseau (conducteur électrique, convertisseur de puissance, …) par l’intermédiaire du dispositif de coupure électrique associé qui est dans son état fermé laissant passer le courant. Cette ou ces autre(s) parties du réseau sont sous la tension nominale de service de l’unité de réseau électrique HVDC 12. De la sorte, du fait de l’apparition du défaut électrique dans le premier conducteur électrique21, par exemple un défaut électrique de type court-circuit avec la terre, toute la puissance électrique circulant dans ces autres parties de réseaux, et/ou toute l’énergie accumulée dans ces autres parties de réseau, par exemple sous forme inductive ou sous forme capacitive, est susceptible de se détourner pour suivre le chemin de moindre résistance électrique au travers du premier conducteur électrique21pour s’évacuer par le défaut apparu dans le premier conducteur électrique21. Pour éviter cela, il est donc nécessaire d’isoler électriquement le premier conducteur électrique, en interrompant le courant par l’ouverture de certains dispositifs de coupure.
On a vu que certaines stratégies d’élimination de défauts prévoient, dans un tel cas, l’ouverture de tous les dispositifs de coupure de l’unité de réseau HVDC12qui relient l’unité de réseau HVDC12 à d’autres unités de réseau, ce qui interrompt toute circulation de courant au travers de l’unité de réseau HVDC12. Cette configuration, illustrée à laFig. 3, entraîne la coupure de toute transmission de puissance électrique entre les autres unités de réseaux qui sont reliées à chacun des terminaux de l’unité de réseau HVDC12, donc est très pénalisante. On voit en effet que tous les dispositifs de coupure28.13,28.22,28.33et28 . 43associés à des liaisons externes, de tous les nœuds de liaison externes de l’unité de réseau HVDC12, sont ouverts. De plus, les dispositifs de coupure28.11et28.41aux deux extrémités du conducteur en défaut sont aussi ouverts. En d’autres termes, une telle stratégie applique le même type d’action au niveau de chacun des nœuds de l’unité de réseau HVDC12, en tous cas au moins de chacun des nœuds externes de l’unité de réseau HVDC12. Elle est donc non sélective au niveau de l’unité de réseau HVDC12. Une dite stratégie « partiellement sélective », dans laquelle l’unité de réseau HVDC serait séparée en plusieurs zones de protection, appliquerait le même type d’action au niveau de chacun des nœuds de la zone de protection de l’unité de réseau HVDC, dans laquelle le défaut est apparu, en tous cas au moins de chacun des nœuds externes cette zone de protection.
L’invention propose au contraire un procédé d’isolation de défaut qui permet, au moins dans certains cas, de mettre en œuvre une action d’ouverture ciblée sans nécessiter la mise en œuvre d’appareils de coupure à action rapide ou surdimensionnés par rapport au pouvoir de coupure qui serait nécessaire pour l’isolation de la majorité des défauts.
Tout d’abord, le procédé d’isolation de défaut qui va être décrit ci-après assure une gestion différenciée des actions d’ouverture au niveau de différents nœuds de liaison de l’unité de réseau HVDC, notamment au niveau de différents nœuds de liaison externes de l’unité de réseau HVDC, sous la forme d’actions d’ouverture de type potentiellement différents au niveau de différents nœuds, voire de type potentiellement différent au niveau de chaque nœud. De préférence, le procédé d’isolation de défaut qui va être décrit ci-après assure une gestion différenciée des actions d’ouverture au niveau de chaque nœud de liaison externe de l’unité de réseau HVDC, voire au niveau de chaque nœud de liaison de l’unité de réseau HVDC, sous la forme d’actions d’ouverture de type potentiellement différents au niveau de chaque nœud. Cette gestion différenciée correspond à la capacité du procédé d’isolation de défauts à déclencher des actions d’ouverture de types différents au niveau de différents nœuds de liaison, y compris au niveau de deux nœuds de liaison reliés aux deux extrémités opposées d’un même conducteur électrique présentant un défaut électrique, en déclenchant par exemple une action d’ouverture totale au niveau d’un nœud de liaison et une action d’ouverture ciblée au niveau d’un autre nœud de liaison de la même unité de réseau HVDC, y compris lorsque les deux nœuds de liaison sont reliés respectivement chacun à l’une des deux extrémités opposées d’un même conducteur électrique présentant un défaut électrique. Bien entendu, cette gestion différenciée n’empêche pas que, pour un défaut donné, le procédé conduise à la mise en œuvre d’actions d’ouverture de type identique, c’est-à-dire des actions d’ouverture totale ou des actions d’ouverture ciblée, au niveau de deux nœuds de liaison différents de l’unité de réseau HVDC, y compris au niveau de deux nœuds de liaison reliés respectivement chacun à l’une des deux extrémités opposées d’un même conducteur électrique présentant un défaut électrique, voire au niveau de plus de deux nœuds de liaison différents, voire au niveau de tous les nœuds de liaison de l’unité de réseau HVDC.
Ceci est illustré à laFig. 4 Aoù l’on voit par exemple que tous les dispositifs de coupure associés au quatrième nœud de liaison26.4sont maintenus dans leur état fermé, sauf celui qui est associé à la liaison à laquelle est relié le conducteur électrique en défaut, ce qui représente une action d’ouverture ciblée au niveau de ce quatrième nœud de liaison, alors que le procédé d’isolation de défaut a déclenché une action d’ouverture totale au niveau du premier nœud de liaison26.1, en provoquant une ouverture d’un dispositif de coupure pour chacune des liaisons du nœud. Un tel procédé d’isolation comporte donc des processus locaux qui déterminent chacun, pour un nœud de liaison donné, le type d’action d’ouverture à mettre en œuvre au niveau de ce nœud de liaison. Deux processus locaux peuvent bien entendu être liés, l’un pouvant par exemple avoir une influence sur l’autre. Cependant, on pourrait prévoir que les deux processus soient indépendants l’un de l’autre quant à la détermination du type de coupure à mettre en œuvre au niveau de leurs nœuds de liaison respectifs.
Dans une stratégie d’élimination de défauts selon l’invention, la mise en œuvre de chacun des processus locaux, au niveau de chacun des nœuds, peut conduire, en fonction notamment des caractéristiques du défaut, à ce que, au global, on aboutisse à une action d’ouverture de type identique, totale ou ciblée, au niveau de tous les nœuds de liaison qui sont affectés par le défaut. Dans une telle stratégie, on peut prévoir de ne pas interrompre le courant au niveau des autres nœuds de liaison, non directement affectés par le défaut, ce qui est illustré à laFig. 4 Aoù l’on voit par exemple que les dispositifs de coupure associés au troisième nœud de liaison sont maintenus dans leur état fermé, alors que le procédé d’isolation de défaut a déclenché une action d’ouverture totale au niveau du premier nœud de liaison26.1.
Toutefois, la situation la plus favorable, en cas d’apparition de défaut dans le premier conducteur électrique, est celle d’une coupure sélective telle qu’illustrée à laFig. 4 Bdans laquelle on voit que le défaut dans le premier conducteur est isolé en ouvrant seulement les deux dispositifs de coupure28.11,28.41agencés aux deux extrémités du conducteur électrique en défaut. Ceci est mis en œuvre en chacun des deux nœuds de liaison qui sont agencées aux deux extrémités du conducteur dans lequel le défaut électrique est apparu, sous la forme d’une action de protection ciblée dans laquelle, en chacun des deux nœuds, seul le flux de puissance dans la liaison qui est reliée au conducteur en défaut est interrompu. Cependant, la mise en œuvre d’une telle action d’ouverture ciblée, telle qu’elle était envisagée dans l’art antérieur, nécessitait la mise en œuvre d’appareils de coupure à action rapide ou surdimensionnés par rapport au pouvoir de coupure qui serait nécessaire pour l’isolation de la majorité des défauts, donc onéreux.
On décrira donc maintenant plus en détail un exemple d’un procédé d’isolation du premier conducteur21de la première ligne de transmission de puissance dans l’unité de réseau électrique HVDC12considérée.
Au niveau d’un nœud de liaison considéré, auquel le premier conducteur est relié, le procédé comporte la surveillance d’au moins un paramètre surveillé relatif au courant et/ou au potentiel électrique dans le premier conducteur21. Dans l’exemple qui va être décrit, le nœud de liaison considéré est le premier nœud de liaison26.1. On note ici qu’on s’intéresse au premier conducteur électrique21qui est relié à la première liaison26.11de ce premier nœud de liaison26.1. Ceci découle du choix arbitraire de considérer que c’est dans le premier conducteur électrique21qu’un défaut électrique apparait. Si on avait choisi de traiter le cas d’un défaut dans le deuxième conducteur électrique22, on prévoirait la surveillance d’au moins paramètre surveillé relatif au courant et/ou au potentiel électrique dans le deuxième conducteur électrique22.
De plus, on prévoira avantageusement que ce qui est décrit ici pour le premier nœud de liaison est aussi mis en œuvre pour le nœud de liaison opposé auquel le conducteur électrique en défaut est relié, à savoir, dans l’exemple, le troisième nœud de liaison.
Bien entendu, on pourra avantageusement prévoir que ce qui est décrit ici pour le premier nœud de liaison est aussi mis en œuvre dans encore d’autres nœuds de l’unité de réseau HVCD12, notamment les nœuds auxquels au moins un conducteur électrique est relié dans laquelle un défaut est susceptible de survenir.
Préférentiellement, on prévoira que ce qui est décrit ici pour le premier nœud de liaison est aussi mis en œuvre pour tous les nœuds de l’unité de réseau HVCD12, externes et internes, auxquels au moins un conducteur électrique est relié dans lequel un défaut est susceptible de survenir.
Le procédé comporte tout d’abord une étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique qui est ici pris en exemple. Différents procédés connus peuvent mis en œuvres, par exemples des procédés tels que décrits dans le document I. Jahn, N. Johannesson et S. Norrga, "Survey of methods for selective DC fault detection in MTDC grids", 13th IET International Conference on AC and DC Power Transmission (ACDC 2017), Manchester, 2017, pp. 1-7, doi: 10.1049/cp.2017.0041. Le procédé peut par exemple comporter une première comparaison de l’au moins un paramètre surveillé par rapport à un premier critère de défaut de conducteur pour ce paramètre surveillé. Typiquement, l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique retourne au moins une information de présence de défaut ou d’absence de défaut dans ce premier conducteur21. L’information de présence de défaut ou d’absence de défaut peut être binaire. Cependant, on verra qu’elle peut présenter plus de deux niveaux.
L’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique permet de déterminer si une action de coupure doit être mise en œuvre. Typiquement, l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique permet de déterminer si au moins le dispositif de coupure électrique28.11qui associé à la première liaison26.11du premier nœud de liaison26.1doit être amené dans son état ouvert.
Le procédé comporte par ailleurs, en plus de l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique, au moins une étape de détermination de niveau de criticité vis –à-vis du nœud de liaison considéré, ici le premier nœud de liaison26.1. Le but de cette étape est de déterminer laquelle parmi au moins deux actions d’ouverture différente doit être mise en œuvre au niveau du nœud considéré. Cette étape retourne une information de niveau de criticité du défaut vis-à-vis du nœud de liaison considéré, c’est-à-dire une information relative à la criticité du défaut vis-à-vis du nœud de liaison considéré. L’information de criticité de défaut peut être binaire (par exemple critique ou non critique) ou peut comporter plus de deux niveaux de criticité.
L’étape de détermination de niveau de criticité est une étape qui est associée à un nœud de liaison auquel est relié le conducteur électrique en défaut, et elle peut donc faire partie d’un processus propre à ce nœud de liaison.
L’étape de détermination de niveau de criticité peut comprendre une comparaison d’au moins un paramètre surveillé par rapport à un critère de criticité de défaut.
Généralement, le critère de criticité de défaut pourra être déterminé en avance plutôt que en cours de fonctionnement de l’installation. On verra que différentes façons de déterminer ce critère de criticité de défaut, par exemple par des méthodes analytiques, par des méthodes de simulation, par des méthodes expérimentales ou par analyse de données préexistantes.
L’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique et l’étape de détermination de niveau de criticité sont mise en œuvre informatiquement, de préférence dans le système électronique de commande, par exemple dans l’unité électronique de commande30.1associée au premier nœud de liaison26.1. L’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique et / ou l’étape de détermination de niveau de criticité peuvent par exemple être mises en œuvre informatiquement l’une et l’autre, ou l’une ou l’autre, dans la sous-unité électronique de commande30.11associée au dispositif de coupure électrique28.11qui est associé à la première liaison26.11du premier nœud de liaison26.1. Dans un mode de réalisation, l’une parmi l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique ou l’étape de détermination de niveau de criticité peut être mise en œuvre informatiquement dans la sous-unité électronique de commande30.11associée au dispositif de coupure électrique28.11qui est associé à la première liaison26.11du premier nœud de liaison26.1, tandis que l’autre des deux étapes peut être mise en œuvre informatiquement dans l’unité électronique de commande30.1associée au premier nœud de liaison26.1, voire dans le système électronique de commande30, en dehors de la sous-unité électronique de commande30.11associée au dispositif de coupure électrique28.11qui est associé à la première liaison26.11du premier nœud de liaison26.1.
Le critère de criticité de défaut pourra donc être faire partie de données informatiques enregistrées informatiquement dans le système électronique de commande30, ou accessibles à ce système.
L’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique, et l’étape de détermination de niveau de criticité vis-à-vis du nœud de liaison considéré peuvent être effectuées en fonction de la valeur d’un même paramètre surveillé. En alternative, l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique, et l’étape de détermination de niveau de criticité peuvent être effectuées en fonction de la valeur de deux paramètres surveillés différents. En pratique, pour l’une ou l’autre des étapes, ou pour l’une et l’autre des étapes, le paramètre surveillé peut être sélectionné parmi l’intensité du courant dans le premier conducteur21, la dérivée par rapport au temps de l’intensité du courant dans le premier conducteur21, le potentiel électrique du premier conducteur21, et la dérivée par rapport au temps du potentiel électrique du premier conducteur21, ou leurs combinaisons. Le potentiel électrique du premier conducteur21peut typiquement être pris en compte par le biais de la tension entre ce premier conducteur21et la terre, ou par le biais de la tension entre ce premier conducteur21et un autre conducteur, notamment un autre conducteur de la même ligne de transmission de puissance électrique.
Typiquement, le paramètre surveillé est mesuré, ou déterminé à partir d’une mesure. Ainsi, tel qu’on l’a représenté, on équipe de préférence le premier conducteur électrique21d’un appareil de mesure32.11délivrant un résultat de mesure utilisé pour la détermination du paramètre surveillé. L’appareil de mesure peut comprendre notamment un voltmètre et/ou un ampèremètre. On notera que, dans certains cas, le paramètre surveillé pour le premier conducteur21peut être mesuré ou être déterminé à partir d’une mesure la première liaison26.11à laquelle il est raccordé. Ceci sera par exemple possible dans des cas dans lesquels le premier conducteur n’est pas équipé d’inductances de protection à ses extrémités.
Dans le cas où l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique et l’étape de détermination de niveau de criticité sont effectuées en fonction de la valeur d’un même paramètre surveillé, elles peuvent comprendre chacune une comparaison avec deux niveaux de seuils pour ce paramètre. De même dans ce cas, les deux étapes peuvent retourner une information commune, l’information ayant alors de préférence plus de trois niveaux, par exemple au moins les niveaux suivants : absence de défaut, défaut non-critique et défaut critique, ou pouvant être interprétée sous la forme de trois tels niveaux.
On note que l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique, et l’étape de détermination de niveau de criticité peuvent être des étapes successives, l’étape de détermination de niveau de criticité étant mise en œuvre après l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique. Par exemple, dans certains modes de réalisation, l’étape de détermination de niveau de criticité est effectuée seulement après que l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique a retourné une information de présence de défaut dans le premier conducteur électrique. En variante, l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique, et l’étape de détermination de niveau de criticité peuvent être des étapes parallèles.
En fonction de l’information de criticité de défaut retournée, vis-à-vis du nœud de liaison, par l’étape de détermination de niveau de criticité, le procédé met en œuvre soit une action d’ouverture ciblée, soit une action d’ouverture totale, telles que décrites ci-dessous.
Dans certains cas, en présence d’un défaut jugé critique, le procédé provoque le déclenchement, au niveau du nœud de liaison considéré, d’une action d’ouverture totale du nœud de liaison considéré.
Dans une action d’ouverture totale du nœud considéré, le procédé ne se contente pas, au niveau du nœud de liaison considéré, ici le premier nœud de liaison26.1, d’ouvrir le dispositif de coupure électrique associé à la première liaison, donc associé au conducteur électrique qui présente le défaut. Plutôt, dans un nœud de liaison comprenant trois liaisons, le procédé provoque à l’interruption de tous les flux de puissance dans toutes les liaisons du nœud. Dans l’exemple illustré à laFig. 4 A, dans une action d’ouverture totale du nœud de liaison considéré, tous les dispositifs de coupure électrique28.11,28.12,28.13,28.14associés à une liaison26.11,26.12,26.13,26.14du nœud de liaison26.1considéré sont amenés de leur état fermé à leur état ouvert.
Dans l’exemple illustré à laFig. 11B, l’action d’ouverture totale du nœud de liaison considéré est opérée en provoquant l’ouverture du dispositif de coupure électrique28.11associé à la première liaison26.11, mais en provoquant aussi l’ouverture des dispositifs de coupure électrique2 9 .1,2 9 .1 bassociés à chacune des deux autres liaisons26.12,26.13du nœud de liaison26.1considéré.
Avantageusement, on prévoira que, dans une action d’ouverture totale du nœud considéré, le premier dispositif de coupure électrique2 8 .11, donc celui qui est interposé entre le nœud de liaison considéré et le conducteur électrique dans laquelle se présente le défaut, est amené de son état fermé à son état ouvert après que les flux de puissance électriqueP26.12,P26.13,P26.24au travers des autres liaisons du nœud de liaison considéré, autres que la première liaison26.11, ont été interrompus. Cela permet notamment d’aller dans le sens d’une diminution du courant qui devra être coupé dans le premier dispositif de coupure électrique2 8 .11, qui ne sera plus alimenté par les autres liaisons du nœud de liaison26.1considéré.
De préférence, dans une action d’ouverture totale du nœud considéré, le premier dispositif de coupure électrique28.11est amené de son état fermé à son état ouvert après que tous les autres dispositifs de coupure électrique28.12,28.13,28.14associés à une liaison du nœud de liaison autre que la première liaison26.11 ont été amenés de leur état fermé à leur état ouvert. Par exemple on pourra prévoir que le procédé ne déclenche l’ouverture du premier dispositif de coupure électrique2 8 .11, qui est celui qui est interposé entre le nœud de liaison considéré et le conducteur électrique dans lequel se présente le défaut, qu’après l’interruption du courant électrique dans toutes les autres liaisons du nœud de liaison autre que la première liaison. L’interruption du courant électrique dans une liaison peut être mesurée, par exemple par un ampèremètre agencé dans la liaison. En variante, on pourra prévoir que le procédé ne déclenche l’ouverture du premier dispositif de coupure électrique2 8 .11, qu’après l’expiration d’un délai temporel, par exemple compris entre 2 et 50 millisecondes, de préférence entre 5 et 15 millisecondes, suivant le déclenchement de l’ouverture de tous les autres dispositifs de coupure électrique associés à une liaison du nœud de liaison autre que la première liaison. Le but est, dans une telle action d’ouverture totale étagée du nœud considéré, d’interrompre d’abord toute circulation de courant dans toutes les liaisons autres que la première liaison avant de déclencher l’ouverture du premier dispositif de coupure électrique.
Cependant, il se peut que l’étape de détermination de la criticité de défaut retourne une information de défaut non-critique ou faiblement critique. Dans un tel cas, le procédé peut alors déclencher, au niveau du nœud de liaison considéré, une action d’ouverture ciblée, dans lequel le procédé provoque le passage du premier dispositif de coupure électrique 28.11 de son état fermé à son état ouvert, pour isoler électriquement le défaut par rapport au nœud de liaison considéré, tout en maintenant au moins le deuxième et le troisième dispositif de coupure électrique chacun dans leur état fermé. Dans l’exemple de laFig. 1, cela conduit notamment à permettre de maintenir le deuxième flux de puissanceP 26.12et le troisième flux de puissanceP 26.1 3respectivement dans la deuxième et dans la troisième liaison du nœud de liaison considéré. Dans un nœud de liaison comprenant plus de trois liaisons, le procédé peut ainsi maintenir dans leur état fermé tous les dispositifs de coupure électrique28.12,28.13,28.14qui sont associés à une liaison26.11,26.12,26.13,26.14du nœud de liaison26.1considéré, autre que la liaison de ce nœud de liaison considéré à laquelle est relié le conducteur électrique en défaut.
Dans l’exemple illustré à laFig. 11A, l’action d’ouverture ciblée est opérée en provoquant, au nœud de liaison considéré, uniquement l’ouverture du dispositif de coupure électrique28.11associé à la première liaison26.11, mais sans provoquer l’ouverture des dispositifs de coupure électrique2 9 .1,2 9 .1 bassociés à chacune des deux autres liaisons26.12,26.13du nœud de liaison26.1considéré. Dans cette configuration, l’action d’ouverture ciblée permet donc de maintenir respectivement chacune des autres unités de réseau électrique16.1,16.1bqui sont reliées à ce nœud en liaison électrique avec l’étage alternatif du convertisseur de puissance électrique18.1,18.1bqui lui est associé. Cela permet de limiter les perturbations qui sont induites dans ces autres unités de réseau électrique16.1,16.1b.
L’organigramme de laFig. 5est une illustration qui décrit les principales étapes d’un exemple d’une partie d’un procédé d’isolation d’un premier conducteur d’une première ligne de transmission de puissance dans une unité de réseau électrique considérée. A l’étape100, le procédé peut commencer par l’étape de détermination de la présence d’un défaut dans un conducteur électrique de l’unité de réseau HVDC12. A l’étape110, le procédé peut comporter une étape de détermination du conducteur électrique dans lequel le défaut est apparu. La combinaison de ces deux étapes forme l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique telle qu’elle a été décrite plus haut. En effet, il est loisible de considérer de manière arbitraire, pour le défaut considéré, que le conducteur électrique dans lequel est apparu le défaut est le premier conducteur électrique21au sens de la description ci-dessus. Lors de l’apparition d’un autre défaut dans un autre conducteur relié au même nœud, cet autre conducteur serait alors considéré comme le premier conducteur électrique.
Le procédé comporte alors l’étape120qui est une étape de détermination de niveau de criticité du défaut vis-à-vis du nœud de liaison considéré. Comme vu plus haut, cette étape120peut être conduite, éventuellement en parallèle, pour plusieurs nœuds de liaison, notamment pour les nœuds de liaison qui sont par exemple à chaque extrémité du conducteur électrique dans lequel le défaut est apparu. Pour le nœud de liaison considéré dans ce graphe, cette étape120retourne donc une information de criticité de défaut vis-à-vis du nœud de liaison considéré. Si cette information conduit à considérer que le défaut n’est pas critique, le procédé peut alors se poursuivre à l’étape130en déclenchant, au niveau du nœud considéré, une action d’ouverture ciblée dans laquelle, pour le nœud considéré, seul le dispositif de coupure qui est associé à la liaison à laquelle le conducteur en défaut est relié, est amené de son état fermé à son état ouvert. Une fois cette action opérée, le procédé d’isolation peut être considéré comme étant achevé pour le nœud de liaison considéré, ce qui amène à l’étape de fin140. Si au contraire, l’étape120retourne une information de criticité de défaut qui conduit à considérer que le défaut est critique vis-à-vis du nœud de liaison considéré, le procédé peut alors se poursuivre en déclenchant à l’étape150une action d’ouverture totale du nœud considéré, telle que décrite plus haut. Comme vu plus haut, cette étape150peut comporter une première étape dans laquelle le procédé déclenche l’interruption de tous les flux de puissance dans toutes les liaisons du nœud de liaison considéré autres que la première liaison, par exemple par l’ouverture de tous les autres dispositifs de coupure électrique associés à une liaison du nœud de liaison considéré autre que la première liaison à laquelle est relié le conducteur électrique dans laquelle est apparu le défaut, puis une deuxième étape dans laquelle on déclenche l’ouverture du premier dispositif de coupure électrique26.11qui est celui qui est interposé entre le nœud de liaison considéré et le conducteur électrique dans laquelle se présente le défaut. On peut prévoir, entre ces eux étapes, un délai temporel.
A l’issue de cette action d’ouverture totale du nœud considéré, à l’étape150, on peut considérer que le conducteur électrique dans lequel le défaut est apparu est isolé du reste de l’unité de réseau HVDC12, et que la circulation d’un courant de défaut a été interrompue. Cependant, du fait du caractère total de l’action d’ouverture au niveau du nœud liaison considéré, les flux de puissance électrique dans l’unité de réseau HVDC12peuvent avoir été notablement perturbés. Or, puisque le conducteur électrique dans lequel le défaut est apparu est isolé, on peut prévoir que le procédé, dans une étape170, referme tous les autres dispositifs de coupure électrique associés à une liaison du nœud de liaison considéré autre que la première liaison à laquelle est relié le conducteur électrique dans laquelle est apparu le défaut. Cela permet éventuellement une remise en service des conducteurs électriques ou autres éléments de réseaux qui ne sont pas affectés par le défaut. Avant de procéder à cette étape170de re-fermeture des autres dispositifs de coupure électrique, il peut être préférable prévoir une étape de temporisation160, dont la durée peut être par exemple comprise entre 20 et 500 millisecondes, par exemple comprise entre 40 et 200 millisecondes. Cette étape de temporisation permet de s’assurer que le premier dispositif de coupure, associé au conducteur en défaut, a bien opéré. De plus, cette temporisation peut être utile pour permettre au dispositif de coupure d’être prêt pour une éventuelle réouverture après fermeture en cas de non-isolation de défaut. Une fois opérée cette étape170de re-fermeture des autres dispositifs de coupure électrique, le procédé s’isolation peut être considéré comme étant achevé pour le nœud de liaison considéré, ce qui amène à l’étape de fin140. On note par ailleurs que, l’information de criticité et/ou le type d’action d’ouverture qui en découle, totale ou ciblée, peuvent être pris en compte par d’autres éléments de l’infrastructure, notamment par des convertisseurs de puissance associés aux nœuds de liaison externes. Par exemple un convertisseur qui aurait été amené à une situation de blocage pourra être débloqué plus ou moins rapidement en fonction de l’information de criticité et/ou du type d’action d’ouverture qui en découle. Cette information peut circuler par le système de commande électronique30.
Lorsqu’une action d’ouverture, totale ou ciblée, est déclenchée en un nœud de liaison auquel un conducteur électrique en défaut relié, donc à une extrémité du conducteur, le procédé provoque aussi l’ouverture d’au moins un dispositif de coupure électrique à l’autre extrémité du conducteur électrique en défaut. Si cette autre extrémité du conducteur électrique en défaut est reliée à un autre nœud de liaison, on peut appliquer le même processus que celui décrit ci-dessus, mais à cet autre nœud. Ainsi, on peut, en fonction d’une information de criticité de défaut pour cet autre nœud, provoquer au niveau de cet autre nœud, une action d’ouverture ciblée, ou une action d’ouverture totale de cet autre nœud. C’est ce qui est illustré auxFigs . 4Aet4 B. On a illustré à laFig. 4 Ale cas d’un défaut qui apparait dans le premier conducteur électrique en un point qui est proche du premier nœud de liaison et éloigné du quatrième nœud de liaison et qui, pour cette raison notamment, peut être un défaut critique vis-à-vis du premier nœud de liaison et non critique vis-à-vis du quatrième nœud de liaison. Dans ce cas, le procédé d’isolation a donc conduit à une action d’ouverture totale au niveau du premier nœud de liaison, et, au niveau du quatrième nœud de liaison, à une action d’ouverture ciblée. Une situation similaire est illustrée à laFig. 11B dans laquelle le procédé d’isolation a conduit à une action d’ouverture totale au niveau du premier nœud de liaison, et, au niveau du deuxième nœud de liaison, à une action d’ouverture ciblée.
On a illustré à laFig. 4 Ble cas d’un défaut qui apparait dans le premier conducteur électrique en un point qui à la fois éloigné du premier nœud de liaison et éloigné du quatrième nœud de liaison (par exemple sensiblement au milieu d’un conducteur aérien très long) et qui, pour cette raison notamment, peut être considéré comme un défaut non critique tant vis-à-vis du premier nœud de liaison que vis-à-vis du quatrième nœud de liaison, conduisant, au niveau de ces deux nœuds de liaison, à une action d’ouverture ciblée. On note que, dans les deux cas, le procédé d’isolation a maintenu fermé les dispositifs de coupure au niveau des autres nœuds de liaison auxquels le conducteur électrique présentant le défaut n’est pas relié, maintenant ainsi les flux de puissance électrique dans ces nœuds de liaison.
Une situation similaire est illustrée à laFig. 11 Adans laquelle le procédé d’isolation a conduit au niveau du premier et du deuxième nœud de liaison, à une action d’ouverture ciblée dans laquelle le procédé d’isolation a maintenu fermés les dispositifs de coupure externes29.1,29.1bassociés aux liaison auxquelles le conducteur électrique présentant le défaut n’est pas relié, ces autres liaisons étant des liaisons externes.
L’information de criticité de défaut retournée par l’étape de détermination de criticité de défaut, vis-à-vis d’un nœud de liaison considéré, peut être déterminée en fonction d’une prédiction, à partir du paramètre surveillé, de l’évolution du courant au travers du premier dispositif de coupure électrique suite à l’apparition du défaut et de la capacité du premier dispositif de coupure électrique à couper ce courant. En effet, suivant la nature du défaut, notamment suivant sa résistance de défaut, et suivant la position de défaut dans le conducteur électrique, par rapport au nœud de liaison considéré, on peut calculer que l’évolution du courant dans la première liaison, et notamment la vitesse d’évolution du courant dans cette première liaison va être différente. Ainsi, pour deux défauts électriques dans un conducteur électrique donné, que l’on suppose au même endroit du conducteur électrique, un défaut présentant une résistance de défaut plus forte entrainera une variation de courant plus lente qu’un défaut présentant une résistance de défaut comparativement plus faible. De même, pour deux défauts électriques dans un conducteur électrique donné, que l’on suppose ayant la même résistance de défaut, un défaut situé plus loin du nœud de liaison considéré entrainera une variation de courant plus lente qu’un défaut situé comparativement moins loin du nœud de liaison considéré.
Dans certains modes de réalisation, ledit au moins un paramètre surveillé est une valeur de la dérivée, par rapport au temps, du potentiel électrique du premier conducteur. De préférence, ledit au moins un paramètre surveillé est une valeur de la dérivée, par rapport au temps, du potentiel électrique du premier conducteur à l’extrémité proximale de ce premier conducteur, c’est-à-dire à celle qui est la plus proche du nœud de liaison considéré. Ce potentiel électrique du premier conducteur21peut typiquement être pris en compte par le biais de la tension entre ce premier conducteur21et la terre, ou par le biais de la tension entre ce premier conducteur21et un autre conducteur, notamment un autre conducteur de la même ligne de transmission de puissance électrique.
Dans certains modes de réalisation, on pourra considérer qu’un défaut électrique dans un conducteur électrique, le défaut électrique étant par exemple caractérisé par la combinaison de l'emplacement du défaut et de la résistance de défaut, est hautement critique vis-à-vis d’un nœud de liaison s’il conduit à la génération, dans le conducteur électrique considéré, d’un courant de de défaut qui excède la capacité du dispositif de coupure électrique qui se trouve interposé entre le conducteur électrique et le nœud de liaison considéré. La capacité de coupure du dispositif de coupure électrique peut être définie comme dépendant d’une valeur maximale de l’intensité du courant que ce dispositif de coupure peut interrompre, et d’un temps d’opération du dispositif. En effet, notamment lorsque le dispositif de coupure est un dispositif de coupure mécanique, il faut un certain temps pour que le dispositif de coupure atteigne son état ouvert dans lequel il est effectivement capable de couper un courant ayant cette intensité maximale. Typiquement, un dispositif de coupure mécanique atteint son état ouvert dans lequel il est effectivement capable de couper un courant ayant cette intensité maximale dans un délai, appelé temps d’opération, qui est par exemple compris entre 5 et 50 millisecondes, de préférence entre 5 et 15 millisecondes après le déclenchement du basculement de son état fermé vers son état ouvert. Typiquement, suite à l’apparition d’un défaut dans le conducteur, le courant au travers du dispositif de coupure aura tendance à augmenter rapidement. A l’état initial au moment de l’apparition du défaut, on pourra supposer que le courant électrique dans le premier conducteur, donc au travers du dispositif de coupure, est égal au courant nominal dans le conducteur. Si l’intensité du courant au travers du dispositif de coupure est amenée, par l’apparition du défaut, à augmenter, il faut vérifier que l’augmentation ne sera pas rapide au point que la valeur du courant excède, dans ce temps d’opération du dispositif de coupure électrique, valeur maximale de l’intensité du courant que ce dispositif de coupure peut interrompre. Pour pouvoir être sûr d’arriver à couper un courant qui augmente, il faut donc être en mesure de prédire si, avant la fin du temps d’opération de ce dispositif de coupure électrique, l’intensité du courant au travers du dispositif de coupure reste inférieure à la valeur maximale de l’intensité du courant que ce dispositif de coupure peut interrompre. On note que l’on n’a pas besoin de connaître le temps d’opération de manière exacte puisqu’en pratique, on pourra prendre en compte, par sécurité, une valeur majorée. Une valeur estimée du temps d’opération peut ainsi être déterminée par exemple par des tests empiriques ou par simulation et cette valeur estimée peut alors être affectée d’un coefficient de sécurité et/ou augmentée d’une marge de sécurité pour la prise en compte dans le procédé tel que décrit. Une telle marge de sécurité pourra être de l’ordre de quelques millisecondes. Ainsi, en pratique, dans le domaine de la haute tension continue, pour un dispositif de coupure électrique de type mécanique, dans lequel l’ouverture électrique correspond à l’écartement de deux électrodes mobiles l’une par rapport à l’autre, on pourra prendre en compte un temps d’opération compris entre 10 à 25 millisecondes par exemple.
Ainsi, dans un procédé selon l’invention, on pourra implémenter la règle selon laquelle, si l’étape de détermination de criticité de défaut retourne une information de criticité de défaut signifiant que le défaut électrique détecté est hautement critique pour un nœud de liaison considéré, le procédé mettra en œuvre, au niveau de ce nœud de liaison, une action d’ouverture totale, du type décrit plus haut. En revanche, tous les défauts conduisant à la génération, dans le conducteur électrique considéré, d’un courant de défaut qui, dans le temps d’opération de ce dispositif de coupure électrique, n’excède pas la valeur maximale de l’intensité du courant que peut interrompre le dispositif de coupure électrique qui se trouve interposé entre le conducteur électrique et le nœud considéré, pourront être considérés comme des défauts faiblement critiques ou non critiques pour le nœud de liaison considéré. Ainsi, dans un procédé selon l’invention, on pourra implémenter la règle selon laquelle, si l’étape de détermination de criticité de défaut retourne une information de criticité de défaut signifiant que le défaut électrique détecté est non critique pour un nœud de liaison considéré, le procédé mettra en œuvre, au niveau de ce nœud de liaison, une action d’ouverture ciblée du type décrit plus haut.
On va maintenant décrire une approche possible pour déterminer la criticité d’un défaut dans un conducteur électrique, vis-à-vis d’un nœud de liaison considéré, avec l’hypothèse qu’un défaut électrique a été détecté dans le premier conducteur électrique21.
Comme indiqué plus haut, cette approche comprend l’étape de prédire, à partir du paramètre surveillé au moment de l’apparition du défaut ou immédiatement après, si, avant la fin du temps d’opération de ce dispositif de coupure électrique, l’intensité du courant au travers du premier dispositif de coupure reste inférieure à la valeur maximale de l’intensité du courant que ce dispositif de coupure peut interrompre.
Dans un premier temps, il est possible de déterminer une loi d’évolution du courant qui circule au travers du dispositif de coupure28.11juste après l’apparition du défaut. Cette détermination se fait en amont, par exemple lors de la conception de l’unité de réseau HVDC12.
Cette approche est ici décrite pour le cas où le conducteur électrique est un conducteur aérien ou est essentiellement constituée d’un conducteur aérien. De ce fait le premier conducteur électrique21peut être modélisé sous la forme d’un conducteur ayant une résistivité linéique r’21 et une inductance linéique l’21. On se place dans l’hypothèse où un défaut électrique apparait en un point de défautdf 21du premier conducteur électrique qui se situe à une distanceDdf21du dispositif de coupure électrique28.11qui est associé à la liaison26.11du premier nœud de liaison26.1. Le défaut électrique peut être modélisé comme la fermeture d’une liaison à la terre au travers d’une résistance de défautRdf, la fermeture correspondant à la fermeture d’un interrupteurSdfau moment de l’apparition du défaut.
Dans ces hypothèses, on considère que la portion du premier conducteur électrique présente en elle-même une résistance équivalenteR21df=Ddf21x r’21, et une inductance équivalenteL21df=Ddf21x l’21. On travaille donc ici dans le cadre d’une modélisation en paramètres concentrés.
Si le conducteur électrique21présentait une capacité significative, on pourrait la prendre en compte. Ce serait par exemple le cas pour un conducteur formée d’un câble sous-terrain ou comportant un tronçon formé d’un câble sous-terrain. Dans l’exemple illustré, on a choisi d’ignorer la capacité du conducteur électrique21, ce qui est acceptable pour le cas où il s’agit d’un conducteur aérien.
On a illustré sur laFig.6le cas où on aurait agencé, à l’extrémité du conducteur électrique qui est reliée au nœud de liaison26.1, une inductance de protectionLppour limiter les variations de courant dans le conducteur. En l’absence d’une telle induction de protection, on aura donc Lp = 0.
Dans le modèle proposé, on modélise tous les autres éléments qui sont reliés au premier nœud de liaison26.1par une source de tensionVSidéale, qui délivre une tensionUdcqui est la tension nominale de l’unité de réseau12, donc par exemple une haute tension continue supérieure à 75000 volts.
Avec une tel modèle, lorsque le défaut apparait, la source de tensionVSdélivre donc sa tension vers la terre au travers d’un système qui a une résistance équivalent R=R21df+Rdfet une inductance équivalent L =L21df +Lp.
On note que dans cette partie de la modélisation, il est possible d’ignorer la propagation de l’onde dans le conducteur, notamment grâce au fait que l’impédance caractéristiqueZcd’un conducteur aérien est suffisamment élevée pour que l’on puisse considérer, dans cette partie de la modélisation, que l’onde de courant n’est pas très importante.
De la sorte, le courant i(t) qui circule au travers du dispositif de coupure28.11suit la loi d’évolution suivante, en fonction du temps t :
i(t) = i0 + (Udc / R) x (1-e ^ (- (R / L) x t))
oùi0est le courant avant le défaut.
Lorsque l'on considère les spécifications techniques du dispositif de coupure électrique28.11, telles que son temps d’opération Tc et sa capacité de coupure de courant Imax, il est possible de vérifier si la condition de réussite de l’ouverture, à savoir l’interruption effective du courant circulant dans le premier conducteur électrique21, est validée pour différentes valeurs des couples (Ddf21,Rdf) associant d’une part la distanceDdf21entre le point de défautdf 21et le dispositif de coupure28.11et d’autre part la résistance de défautRdf. En balayant les différents couples de valeurs possibles pour d’une part la distanceDdf21entre le point de défautDF21et dispositif de coupure électrique28.11et d’autre part la résistance de défautRdf, on peut, par un calcul mettant en œuvre la loi d’évolution du courant ci-dessus, déterminer pour chaque couple de valeurs si oui ou non le dispositif de coupure électrique28.11est capable de couper le courant de défaut qui s’installe dans le premier conducteur électrique21. Par exemple, on peut s’assurer que, à l’instant correspondant à la durée de coupure Tc, le courant i(Tc) dans le circuit illustré est inférieur à la capacité de coupure de courant Imax du dispositif de coupure électrique28.11. Cette détermination se fait en amont, par exemple lors de la conception de l’unité de réseau HVDC12.
LaFig. 7est un exemple d’une cartographie, dans le plan défini par d’une part la distanceDdf21entre le point de défautdf 21et le dispositif de coupure électrique28.11et d’autre part la résistance de défautRdf, qui illustre deux zonesCetNCséparées par une courbe frontière( Ddf21 , Rdf)min. La courbe frontière( Ddf21 , Rdf )minest formée de l’ensemble des couples de valeurs (Ddf21,Rdf) pour lesquels le dispositif de coupure électrique2 8.1 1est au maximum de sa capacité de coupure de courant. Cette cartographie est établie se fait en amont, par exemple lors de la conception de l’unité de réseau HVDC12. Bien entendu, elle peut être enrichie et/ou précisée avec des données expérimentales, éventuellement acquises en cours d’opération de l’unité de réseau HVDC12.
La zoneNCest le lieu de l’ensemble des couples de valeurs (Ddf21,Rdf) pour lesquels le dispositif de coupure électrique2 8.1 1est apte à couper le courant de défaut qui s’installe dans le premier conducteur électrique21suite à l’apparition du défaut. Pour tous les couples de valeurs (Ddf21,Rdf) dans la zoneNC, les défauts caractérisés par le couple de valeurs (Ddf21,Rdf) peuvent donc être considérés comme n’étant pas critique vis-à-vis du premier nœud de liaison, ce qui permettra donc, pour de tels défauts, de mettre en œuvre, au niveau du premier nœud de liaison, une action d’ouverture ciblée. On voit que les défauts présentant une grande distanceDdf21entre le point de défautdf 21et le dispositif de coupure électrique28.11, ou présentant une grande résistance de défautRdf, peuvent être considérés comme étant des défauts non critiques vis-à-vis du premier nœud de liaison.
Au contraire la zoneCest le lieu de l’ensemble des couples de valeurs (Ddf21,Rdf) pour lesquels le dispositif de coupure électrique2 8.1 1n’est pas apte à couper le courant de défaut qui s’installe dans le premier conducteur électrique21suite à l’apparition du défaut. Pour tous les couples de valeurs (Ddf21,Rdf) dans la zoneC, les défauts caractérisés par le couple de valeurs (Ddf21,Rdf) peuvent donc être considérés comme étant critiques vis-à-vis du premier nœud de liaison. On voit que les défauts présentant une faible distanceDdf21entre le point de défautdf 21et dispositif de coupure électrique28.11et présentant aussi une faible résistance de défautRdf, peuvent être considérés comme étant des défauts critiques vis-à-vis du premier nœud de liaison, pour lesquels on préférera mettre en œuvre, au niveau du premier nœud de liaison, une action d’ouverture totale.
Sur la courbe frontière( Ddf21 , Rdf Ddf21)min, on peut relever une valeur minimaleRdfm inde la résistance de défautRdfau-delà de laquelle les défauts peuvent être considérés comme étant des défauts non critiques vis-à-vis du premier nœud de liaison. De même, sur la courbe frontière( Ddf21 , Rdf )min, on peut relever une valeur minimaleDdf21minde la distanceDdf21entre le point de défautdf 21et dispositif de coupure électrique28.11au-delà de laquelle les défauts peuvent être considérés comme étant des défauts non critiques vis-à-vis du premier nœud de liaison. Ces deux valeursRdfminetDdf21minseront utilisées à l’étape suivante pour définir un seuil approprié pour le paramètre surveillé.
En effet, l’étape détermination de niveau de criticité peut comprendre la comparaison d’au moins un paramètre surveillé par rapport à un critère de criticité de défaut. Dans l’exemple qui va être décrit, le paramètre surveillé est la dérivée, par rapport au temps, de la tension de la première liaison par rapport à la terre.
Cette dérivée par rapport au temps de la tension peut être évaluée à partir de la mesure de tension dans le premier conducteur électrique21, à proximité du premier nœud de liaison26.11, par exemple avec le voltmètre3 2 .11illustré à laFig. 2. Dans le cas où le premier conducteur électrique21est pourvu d’une inductance de protectionLpà son extrémité proximale par laquelle il est relié au nœud de liaison considéré, on surveillera de préférence la tension du premier conducteur21en amont de l’inductance de protection dans le sens allant du premier conducteur21 au nœud de liaison considéré. Dans ce même cas où le premier conducteur électrique21est pourvu d’une inductance de protectionLpà son extrémité proximale par laquelle il est relié au nœud de liaison considéré, on pourra choisir de surveiller la tension entre les deux bornes de l’inductance de protectionLp.
Tout d’abord, le procédé peut calculer à chaque instant une valeur instantanée de dérivée par rapport au temps de la tension, à partir de la mesure de la tensionV32, par exemple en mettant en œuvre un filtre Savitzki-Golay (SGF) dont une équation type serait alors :
dV32/dt (k) = ((- 4) V32(k-8) + (- 3) V32(k-7)
+ (- 2) V32(k-6) + (- 1) V32(k- 5) + 0 V32(k-4)
+ V32(k-3) + 2 V32(k-2) + 3 V32 (k-1)
+ 4 V32(k) ⁄60) ⁄ΔT,
avec k : le numéro d’ordre d’une mesure V32(k) de la tensionV32à un instant donné
ΔT : l’écart de temps entre deux mesures successives V32(k) et V32(k+1).
Le calcul de la dérivée en mettant en œuvre un filtre Savitzki-Golay présente des avantages en termes d'élimination du bruit et de fiabilité. Cependant, d’autres méthodes d’évaluation de la valeur instantanée de la dérivée pourraient être utilisées à la place.
Le calcul de la dérivée de la tensionV32 se fait donc en temps réel dans l’installation, par exemple dans le système de commande électronique30, par exemple dans l’unité de commande électronique30.1, dédiée au premier nœud de liaison2 6.1, éventuellement dans une sous-unité électronique de commande30.11dédiée au premier dispositif de coupure électrique28.11.
Lors de la conception de l’unité de réseau HVDC12, on pourra établir une règle permettant de déterminer un lien entre la valeur instantanée, au moment de l’apparition du défaut ou immédiatement après, c’est-à-dire dans les quelques millisecondes qui suivent l’apparition du défaut, du paramètre surveillé, et la capacité qu’aura le premier dispositif de coupure à couper ce courant qui est en train d’apparaitre.
Le document «Nonunit Protection of HVDC Grids With Inductive DC Cable Termination», de Willem Leterme, Jef Beerten, et Dirk Van Hertem, paru dans IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL.31, NO.2, AVRIL2016, confirme que l'exigence la plus stricte pour une stratégie d’élimination de défauts sélective dans un réseau sous haute tension continue est la vitesse de fonctionnement, avec des temps de suppression des défauts généralement de l'ordre de plusieurs millisecondes. Cela est dû aux caractéristiques des courants de défaut sous tension continue, qui montrent un taux de montée élevé et grande valeur en régime permanent. Le défaut doit donc être isolé très rapidement. Il confirme aussi que des inductances de protection peuvent être agencées en série avec les appareils pour prolonger le temps disponible pour arriver à isoler le défaut. Cependant, même dans ces conditions, le délai reste de quelques millisecondes ou au mieux de quelques dizaines de millisecondes. Pour obtenir la vitesse de fonctionnement requise, la détection et la discrimination des défauts sont avantageusement opérées pendant la phase transitoire qui suit immédiatement l’apparition d’un défaut dans le conducteur électrique. La détection et la discrimination des défauts sont avantageusement opérées dans un laps de temps qui est inférieur à 3 ms, de préférence inférieur à 2ms, par exemple dans un laps de temps d’une milliseconde après l’apparition de la première onde de surtension initiale au niveau du point de mesure. Cette phase transitoire est caractérisée par la présence et la circulation d’ondes progressives.
Selon un exemple, on peut déterminer une loi d’évolution de la dérivée, par rapport au temps, de la tension par une approche analytique. Pour ce faire, on peut modéliser le système de la manière illustré à laFig. 8. Sur cetteFig. 8, on a modélisé le premier conducteur électrique21lorsqu'un défaut se produit au pointdf 21. Une surtension initiale Vf(0+) à l'emplacement du défaut peut être décrite par l'équation suivante, où Zc(s) représente l'impédance caractéristique, en fonction de la fréquence s dans le domaine de Laplace, du premier conducteur électrique21dans lequel le défaut est apparu,Rdfla résistance de défaut et Vf(0-) est la tension au pointdf 21juste avant l’apparition du défaut :
Vf(0+) = [Zc(s) / (Zc(s) +2 Rdf)] x Vf (0-)
On peut rappeler que l’impédance caractéristique Zc(s) peut être définie, si on néglige la résistivité du conducteur, comme étant donnée par la relation
Zc(s) = racine_carrée (l’21(s) / c’21(s))
où l’21(s) est l’inductance linéique du premier conducteur21et c’21(s) sa capacité linéique, en fonction de la fréquence s dans le domaine de Laplace.
En se déplaçant le long du premier conducteur électrique vers l'extrémité du premier conducteur électrique qui est reliée au nœud de liaison considéré, la surtension initiale subit une atténuation, définie par une fonction de propagation γ(s). L'onde de déplacement de surtension initiale Vi(l,s) dans le domaine de Laplace est décrite par l'équation suivante, où l est la distance entre le défaut et la borne du conducteur et s la variable de Laplace :
Vi(l, s) = (- Vf(0+) / s) e^(- γ(s) l)
Dans l’exemple, on a pris en compte la possibilité de la présence d’une inductance de protection Lp, auquel cas on peut aussi prendre en compte la réflexion au niveau de l'inductance LP, cette réflexion pouvant être décrite par un coefficient de réflexion K(s) qui, dans le domaine de Laplace, peut être de la forme suivante :
K(s) = (s Lp – Zc(s)) / (s Lp + Zc (s))
Bien entendu, comme illustré à la Fig. 8, d’autres terminaisons sont possibles qui pourraient être prises en compte dans la détermination du coefficient de réflexion. Par exemple, on peut prendre en compte l’impédance caractéristique Zadj des autres conducteurs adjacents qui sont reliés au même nœud de liaison considéré, ainsi que leurs éventuelles inductances de protection Ladj. De même, l’impédance caractéristique Zconv du ou des convertisseurs reliés au même nœud de liaison considéré peut être prise en compte, donnant donc une autre valeur du coefficient de réflexion K(s). Ce coefficient de réflexion dépend de l’impédance caractéristique Zb de l’ensemble qui se trouve relié à l’extrémité considérée du conducteur électrique21dans lequel le défaut est apparu. Ici, cet ensemble comprend donc les autres conducteurs adjacents qui sont reliés au même nœud de liaison considéré, leurs éventuelles inductances de protection Ladj, et le ou les convertisseurs reliés au même nœud de liaison considéré. Dans ce cas, le coefficient de réflexion K(s) peut s’écrire :
K(s) = (Zb(s) – Zc(s)) / (Zb(s) + Zc(s))
Dans l’exemple de laFig. 8, on peut ainsi avoir :
Zb(s) = s Lp + {Zconv (s) x (s Ladj + Zadj (s))} / { Zconv (s) + s Ladj + Zadj (s)}
Avec cette formulation, la tension à l’extrémité du premier conducteur électrique est la superposition de l'onde de surtension initiale et de sa réflexion, et peut donc s’écrire, toujours dans le domaine de Laplace :
V32 (l, s) = Vi(l,s) x [1+K(s)]
Dès lors, la dérivée de la tensionV32à l’extrémité du premier conducteur peut donc s’écrire :
d/dt (V32 (l, s)) = s x Vi(l,s) x [1+K(s)]
De ce fait, la dérivée de la tension V32 à l’extrémité du premier conducteur peut donc s’écrire, dans le domaine temporel, en appliquant une transformation de Laplace inverse L-1à l’expression ci-dessus :
d/dt (V32 (l, t)) = L-1{s x Vi(l,s) x [1+K(s)] }
En calculant cette expression pour l=Ddf21min et en prenant la valeurRdfminen tant que valeur de résistance de défaut dans le calcul de Vf(0+) ci-dessus, on aboutit ainsi à une courbe limite, en fonction du temps écoulé depuis l’apparition du défaut, de la dérivée de la tensionV32 du premier conducteur par rapport à la terre. Si l’instant de mesure de la dérivée de la tensionV32est fixe par rapport au moment d’apparition du défaut, on aboutit, pour l=Ddf21min et en prenant la valeurRdfminen tant que valeur de résistance de défaut, à une valeur de seuil de la dérivée de la tensionV32.
Si la dérivée de la tensionV32, déterminée par la mesure à un instant donné après l’apparition du défaut, excède la courbe limite ou la valeur de seuil ainsi définie, le procédé peut déterminer, très rapidement après l’apparition du défaut, que le défaut est un défaut critique qui nécessite une action d’ouverture totale au niveau du nœud de liaison considéré.
Au contraire, si la dérivée de la tensionV32, déterminée par la mesure à un instant donné après l’apparition du défaut, n’excède pas la courbe limite ou la valeur de seuil ainsi définie, le procédé peut déterminer, très rapidement après l’apparition du défaut, que le défaut est un défaut non critique vis-à-vis du nœud de liaison considéré, ici le premier nœud de liaison, ce qui permet que le procédé mette en œuvre, au niveau du nœud de liaison considéré, une action d’ouverture ciblée.
La courbe limite et/ou la valeur de seuil définies ci-dessus sont donc des exemples d’un critère de criticité de défaut utilisé en tant qu’élément de comparaison dans une étape de détermination de niveau de criticité vis-à-vis du nœud de liaison considéré.
On note que la méthode décrite ci-dessous est une méthode dans laquelle on établit, de manière indirecte, une prédiction de l’évolution du courant dans le premier conducteur suite à l’apparition du défaut et de la capacité du premier dispositif de coupure électrique à couper ce courant. En effet, la manière de construire la courbe limite est basée entre autres sur l’équation d’évolution du courant dans le premier conducteur.
La méthode analytique décrite ci-dessus pour déterminer critère de criticité de défaut permet d’obtenir un critère de criticité de défaut fin, qui permet de s’approcher de la limite réelle de capacité de coupure du dispositif de coupure électrique, et donc d’exploiter au mieux les performances du dispositif de coupure électrique pour maximiser la possibilité de mettre en œuvre une action d’ouverture ciblée plutôt que de devoir recourir à une action d’ouverture totale au niveau du nœud considéré. Cependant, dans certains cas, il sera possible de recourir à un critère de criticité de défaut moins fin, qui permettrait tout de même d’avoir l’assurance que la mise en œuvre d’une action d’ouverture ciblée garantisse une interruption effective du courant par le dispositif de coupure considéré (dans l’exemple, le premier dispositif de coupure considéré).
Par exemple, dans certains cas, il sera possible de déterminer une valeur donnée du paramètre surveillé pour laquelle on est sûr d’obtenir une coupure effective. On rappelle que le paramètre surveillé peut consister en une combinaison de valeurs représentatives du courant et/ou de la tension, et/ou de leur dérivées par rapport au temps, dans le premier conducteur.
Comme alternative à l'approche analytique, une approche basée sur la modélisation peut être utilisée pour définir un seuil de la valeur de la dérivée de la tension par rapport au temps permettant de discriminer les défauts critiques par rapport aux défauts non critiques. Par conséquent, le système comportant le conducteur électrique dans lequel le défaut est apparu peut être représenté par un modèle à large bande (« wideband model ») ou par un modèle dépendant de la fréquence dans un programme de transitoire électromagnétique (EMT) en tenant compte de l'atténuation et de la distorsion de la modélisation du front d’onde pendant sa propagation dans le conducteur de transmission. Un modèle de capteur de tension est placé à une extrémité de conducteur. De plus, les conducteurs adjacents ainsi qu’un éventuel convertisseur de puissance et d’éventuelles inductances de protection seront avantageusement pris en compte dans le modèle afin de représenter suffisamment fidèlement la configuration du nœud de liaison26.1. L'architecture du modèle est illustrée à laFig. 9.
Une fois le modèle obtenu, la valeur de crête de la dérivée de la tension de la première onde progressive peut être enregistrée lors de simulations paramétriques avec variation de la résistance de défautRdfet de la distance de défaut l. De la sorte, on peut établir une cartographie, comme illustré à lafig. 10, laquelle peut être utilisée pour définir le seuil de la dérivée de la tensionV32en fonction des valeursRdfminetDdf21minque l’on peut obtenir selon la méthode exposée plus haut.
D’autres manières de définir le critère de criticité de défaut sont encore possibles, reposant par exemple sur des campagnes de tests, ou sur des analyses de données tirées de l’exploitation d’une unité de réseau HVDC identique ou similaire. On peut citer par exemple les travaux décrits dans «Transient-based fault identification algorithm using parametric models for meshed HVDC grids» par P.Verrax, A.Bertinato, M.Kieffer, et B.Raisonac, https://doi.org/10.1016/j.epsr.2020.106387.
Dans les exemples ci-dessus, la définition du critère de criticité de défaut vise à prendre en compte une estimation de la résistance de défautRdfet de la distance de défaut l. Cependant, on pourrait prévoir que la définition du critère de criticité de défaut vise à prendre en compte une estimation d’un seul de ces deux paramètres du défaut. Par exemple le critère de criticité de défaut pourrait être basé plutôt sur une estimation de la distance de défaut l. Dans ce cas, on pourrait utiliser une méthode telle que celle décrite dans le document de M. K. K. Nanayakkara, A. D. Rajapakse et R. Wachal, "Traveling-Wave-Based Line Fault Location in Star-Connected Multiterminal HVDC Systems," paru dans «IEEE Transactions on Power Delivery», vol. 27, no. 4, pp. 2286-2294, Oct. 2012, doi: 10.1109/TPWRD.2012.2202405.
Le procédé décrit est particulièrement avantageux dans le cadre d’un conducteur électrique qui est un conducteur aérien ou qui comporte un tronçon formé d’un conducteur aérien. En effet, du fait des caractéristiques d’un conducteur aérien, la probabilité que le défaut soit faiblement critique ou non critique, au point de permettre une action d’ouverture ciblée même avec des dispositifs de coupure électrique dont l’action ne serait pas particulièrement rapide, devient suffisamment élevée. De même, la nature du conducteur électrique et des défauts qui sont susceptibles d’y survenir est fréquemment non-critique. Ainsi, le procédé décrit ci-dessus permet de réaliser des stratégies de coupure à caractère sélectif, sur un conducteur électrique unique, sans nécessité le recours à des dispositifs de coupure électrique rapides. Notamment, l’invention peut être mise en œuvre avec un premier dispositif de coupure électrique28.11de type mécanique, dans lequel la coupure électrique est réalisée par écartement mécanique de deux électrodes, et ceci bien que ce type de dispositif de coupure électrique est généralement considéré comme ayant un temps d’opération élevé, notamment par rapport à des dispositifs de coupure de type électronique ou hybride. Bien entendu, l’invention peut être mise en œuvre dans une unité de réseau HVDC dans laquelle l’interruption du flux de puissance dans chaque liaison du nœud considéré est opérée par un dispositif de coupure électrique de type mécanique,

Claims (18)

  1. Procédé d’isolation d’un premier conducteur (21) d’une première ligne de transmission de puissance dans une unité de réseau électrique considérée (12), l’unité de réseau électrique considérée opérant sous une tension de service nominale unique qui est une haute tension continue, dans lequel l’unité de réseau électrique considérée comporte au moins un nœud de liaison considéré (26.1), comportant au moins trois liaisons (26.11, 26.12, 26.13) distinctes connectées électriquement entre elles de manière continue, avec :
    – une première liaison (26.11) qui est reliée électriquement à une extrémité proximale du premier conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée, avec interposition d’un premier dispositif de coupure électrique (28.11), associé à la première liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé dans lequel il permet la circulation d’un premier flux de puissance (P26.11) entre le nœud de liaison considéré et le premier conducteur ;
    - une deuxième liaison (26.12) qui est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique (16.2 ; 16.1b) ou à un deuxième conducteur électrique (22) de l’unité de réseau électrique considérée pour permettre le passage d’un deuxième flux de puissance électrique (P26.12) au travers de la deuxième liaison qui est commandé par au moins un deuxième dispositif de coupure électrique (28.12, 29.1b), associé à la deuxième liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé ;
    - une troisième liaison (26.13) qui est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique (16.1) ou à un troisième conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée pour permettre le passage d’un troisième flux de puissance électrique (P26.13) au travers de la troisième liaison qui est commandé par au moins un troisième dispositif de coupure électrique (28.13 ; 18.1 ;29.1), associé à la troisième liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé ;
    le procédé comportant par ailleurs la surveillance d’au moins paramètre surveillé relatif au courant et/ou au potentiel électrique dans le premier conducteur électrique ;
    et le procédé comportant une étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique ;
    caractérisé en ce quele procédé comporte, en plus de l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique (21), au moins une étape de détermination de niveau de criticité du défaut, vis-à-vis du nœud de liaison considéré, retournant une information de niveau de criticité du défaut ;
    en ce que, en présence d’une information de présence de défaut dans le premier conducteur électrique, le procédé procède, en fonction de l’information de criticité de défaut vis-à-vis du nœud de liaison considéré:
    - soit, dans une action d’ouverture ciblée, au passage du premier dispositif de coupure électrique (28.11) de son état fermé à son état ouvert, en maintenant le deuxième (28.12, 29.1b) et le troisième (28.13 ; 18.1 ; 29.1) dispositifs de coupure électrique chacun dans leur état fermé ;
    - soit, dans une action d’ouverture totale du nœud considéré, à l’interruption de tous les flux de puissance dans toutes les liaisons du nœud.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans une action d’ouverture totale du nœud considéré, le premier dispositif de coupure électrique (28.11) est amené de son état fermé à son état ouvert après que tous les flux de puissance électrique au travers des autres liaisons du nœud de liaison considéré, autres que la première liaison, ont été interrompus.
  3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, l’étape de détermination de niveau de criticité vis-à-vis du nœud de liaison considéré comprend une comparaison d’au moins un paramètre surveillé par rapport à un critère de criticité de défaut.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le critère de criticité de défaut est déterminé en avance.
  5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique (21) comporte une comparaison d’au moins un paramètre surveillé par rapport à un critère de défaut de conducteur.
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique, et l’étape de détermination de niveau de criticité vis-à-vis du nœud de liaison considéré sont effectuées en fonction de la valeur d’un même paramètre surveillé.
  7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’étape de détection de l’apparition d’un défaut dans le premier conducteur électrique (21), et l’étape de détermination de niveau de criticité vis-à-vis du nœud de liaison considéré sont effectuées en fonction de la valeur de deux paramètres surveillés différents.
  8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’information de criticité de défaut est déterminée en fonction d’une prédiction de l’évolution du courant dans le premier conducteur électrique (21) suite à l’apparition du défaut et en fonction de la capacité du premier dispositif de coupure électrique à couper ce courant.
  9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un paramètre surveillé est sélectionné parmi l’intensité du courant dans le premier conducteur, la dérivée par rapport au temps de l’intensité du courant dans le premier conducteur, le potentiel électrique du premier conducteur, et la dérivée par rapport au temps du potentiel électrique du premier conducteur, ou leurs combinaisons.
  10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un paramètre surveillé est une valeur de la dérivée, par rapport au temps, du potentiel électrique du premier conducteur.
  11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième (26.12) et/ou la troisième liaison (26.13) est reliée électriquement à un convertisseur de puissance électrique (18.1, 18.2, 18.1b) vers une autre unité de réseau électrique (16.1, 16.2, 16.1b), par l’intermédiaire d’un deuxième (28.12), respectivement troisième (28.13), dispositif de coupure électrique de courant sous tension continue.
  12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième (26.12) et/ou la troisième (26.13) liaison est reliée électriquement à un convertisseur de puissance électrique (18.1, 18.2, 18.1b) vers une autre unité de réseau électrique (16.1, 16.2, 16.1b), le convertisseur de puissance formant aussi le deuxième, respectivement troisième, dispositif de coupure électrique.
  13. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième (26.12) et/ou la troisième (26.13) liaison est reliée électriquement à un convertisseur de puissance électrique (18.1, 18.1b) vers une autre unité de réseau électrique (16.1, 16.1b), le deuxième (29.1), respectivement troisième (29.1b), dispositif de coupure électrique étant interposé entre le convertisseur de puissance électrique (18.1, 18.1b) et ladite autre unité de réseau électrique (16.1, 16.1b).
  14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l’autre unité de réseau (16.1, 16.1b) opère sous une tension de service nominale alternative, le deuxième (29.1), respectivement troisième (29.1b), dispositif de coupure électrique, interposé entre le convertisseur de puissance électrique et ladite autre unité de réseau électrique, étant un dispositif de coupure électrique de courant sous tension alternative.
  15. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nœud de liaison considéré comporte au moins une autre liaison (26.12, 26.14), qui est distincte de la première liaison, et qui est reliée électriquement à un deuxième conducteur électrique (22, 23) de l’unité de réseau électrique considérée (12) par l’intermédiaire d’au moins un deuxième dispositif de coupure électrique ( 28.12, 28.14) qui est associé à ladite autre liaison et qui possède un état ouvert et un état fermé.
  16. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de réseau électrique considérée comporte au moins un autre nœud de liaison (26.4), distinct du premier nœud de liaison (26.1) et comportant au moins trois liaisons distinctes (26.41, 26.42, 26.43) connectées électriquement entre elles de manière continue, avec :
    – une première liaison (26.41) qui est reliée électriquement à une extrémité distale du premier conducteur électrique (21) de l’unité de réseau électrique considérée, avec interposition d’un premier dispositif de coupure électrique (28.41), associé à la première liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé dans lequel il permet la circulation d’un premier flux de puissance entre cet autre nœud de liaison (26.4) et le premier conducteur (21) ;
    - une deuxième liaison (26.42) qui est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique ou à un autre conducteur électrique (24) de l’unité de réseau électrique considérée pour permettre le passage d’un deuxième flux de puissance électrique au travers de la deuxième liaison de cet autre nœud de liaison (26.4), ce deuxième flux étant commandé par au moins un deuxième dispositif de coupure électrique (28.42), associé à la deuxième liaison de cet autre nœud de liaison (26.4), qui possède un état ouvert et un état fermé ;
    - une troisième liaison (26.43) qui est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique (16.4) ou à un autre conducteur électrique de l’unité de réseau électrique considérée pour permettre le passage d’un troisième flux de puissance électrique au travers de la troisième liaison de cet autre nœud de liaison (26.4), ce troisième flux étant commandé par au moins un troisième dispositif de coupure électrique (28.43), associé à la troisième liaison de cet autre nœud de liaison (26.4), qui possède un état ouvert et un état fermé ;
    en ce quele procédé comporte au moins une étape de détermination de niveau de criticité du défaut vis-à-vis de cet autre nœud de liaison (26.4), retournant une information de niveau de criticité du défaut vis-à-vis de cet autre nœud de liaison ;
    et en ce que, le procédé procède, en fonction de l’information de criticité de défaut vis-à-vis de cet autre nœud de liaison:
    - soit, dans une action d’ouverture ciblée, au passage du premier dispositif de coupure électrique (28.41) de cet autre nœud de liaison (26.41) de son état fermé à son état ouvert, en maintenant dans cet autre nœud de liaison le deuxième (28.12, 29.1b) et le troisième (28.13 ; 18.1 ;29.1) dispositifs de coupure électrique de cet autre nœud chacun dans leur état fermé ;
    - soit, dans une action d’ouverture totale de cet autre nœud de liaison (26.4), à l’interruption de tous les flux de puissance dans toutes les liaisons de cet autre nœud de liaison (26.4).
  17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que, pour un même défaut électrique dans le premier conducteur (21), l’étape de détermination de niveau de criticité du défaut vis-à-vis du nœud de liaison considéré (26.1) et l’étape de détermination de niveau de criticité du défaut vis-à-vis l’autre nœud de liaison (26.4) sont distincte et retournent une information de niveau de criticité du défaut qui peut être différente, conduisant à la possibilité d’avoir, pour un défaut électrique donné, à une action d’ouverture totale pour l’un des deux nœuds (26.1, 26.4), et à une action d’ouverture ciblée pour l’autre des deux nœuds (26.1, 26.4).
  18. Procédé selon l’une des caractéristiques précédentes, caractérisé en ce que le premier conducteur électrique (21) comprend un conducteur électrique aérien.
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