Outils de simulation dynamique des réseaux électriques

Dans cet article, on désignera par réseau électrique s’il n’y a pas d’ambiguïté, ou alors par système électrique, l’ensemble des réseaux proprement dit (incluant lignes, câbles, postes électriques, transformateurs), des moyens de production active et réactive et des consommations.

Le lecteur peu familiarisé avec l’étude des réseaux électriques trouvera intérêt à consulter, en guise d’introduction, l’article D 4 090 « Réseaux de transport et d’interconnexion de l’énergie électrique. Fonctionnement et réglage » des Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique, exposant les bases du fonctionnement et du réglage des réseaux.

Si les lois physiques régissant le fonctionnement statique des réseaux électriques sont bien connues et permettent donc de construire un modèle mathématique précis, le fonctionnement du système en dehors de l’équilibre ne peut être décrit qu’en tenant compte du comportement dynamique des moyens de production et de la charge, souvent mal connu. En outre, l’étude des grandes perturbations conduit à analyser des fonctionnements très éloignés des conditions normales d’exploitation et exige donc des modèles dont le domaine de validité est très étendu.

Malgré la difficulté intrinsèque de modélisation, le recours à la simulation dynamique est de plus en plus fréquent et nécessaire pour pouvoir satisfaire, au moindre coût, à des exigences toujours plus sévères. Cette tendance résulte de l’évolution du contexte de l’industrie électrique illustrée à titre d’exemple par les points suivants :

• des exigences plus fortes des clients relatives au « produit » électricité (qualité de la tension, de la fréquence, absence d’interruptions de service...) ;

• le formidable développement de l’interconnexion des réseaux, symbole de convergence politique où en Europe par exemple, émerge en cette fin de siècle un réseau synchrone du Maghreb aux frontières de la Russie avec l’ambition de l’étendre à la quasi-totalité des pays de l’ex-URSS ;

• la pression environnementale qui oblige les compagnies à retarder voire à annuler des investissements pourtant justifiés pour faire face à la demande et donc à exiger plus des installations existantes ;

• la déréglementation du secteur économique de l’électricité...