La recherche et le développement de la technologie de protection par relais et de surveillance pour la transmission à ultra-haute tension de 1 000 kV à l'étranger sont présentés, et les problèmes techniques pertinents qui doivent être étudiés dans ce domaine en Chine sont soulevés. Une plateforme de système de protection par relais et de surveillance de sous-station construite sur la base de la norme IEC 61850 est donnée, qui peut s'adapter aux caractéristiques de la transmission à ultra-haute tension, avec une forte capacité en temps réel, et constitue une sorte de plateforme d'information intégrant la protection par relais, le contrôle d'urgence et la stabilisation du système.

Mots-clés : transmission à très haute tension ; protection par relais ; système de surveillance ; système électrique

Actuellement, la Chine a formé un grand réseau électrique régional avec l'interconnexion des réseaux électriques du Nord-Est, du Nord-Ouest, du Nord de la Chine, de l'Est de la Chine, du Centre de la Chine et du Sud de la Chine. Avec la construction de grandes bases hydroélectriques, de bases de production d'énergie thermique et de bases nucléaires, il y aura nécessairement une demande pour des transmissions à longue distance, de grande capacité en ultra-haute tension ou en haute tension. Dans le réseau électrique existant en Chine, le niveau de tension le plus élevé en DC est de ± 500 kV, et le niveau de tension le plus élevé en AC est également de 500 kV. Dans les prochaines années, le niveau de tension AC de 750 kV, et même de 1 000 kV et plus, sera à venir. Par conséquent, il est très nécessaire d'étudier en profondeur la technologie de transmission d'énergie en ultra-haute tension, en particulier certaines questions techniques clés.

1 État et tendance de développement de la technologie de transmission ultra-haute tension nationale et étrangère

　　D'après la situation étrangère, les États-Unis, le Canada, le Brésil, le Venezuela et l'Afrique du Sud et d'autres pays ont des lignes de transmission à un niveau de tension de 750 kV en fonctionnement ; Kazakhstan Ekibastuz

Kokchetav ligne de transmission niveau de tension de 1 200 kV, la ligne a été mise en service en 1985, seulement une seule ligne de retour, longue de 900 km, utilisant un conducteur à 8 brins A1/ST330/43.

Une ligne expérimentale monophasée de 1 000 kV a été construite près de Pise par la société d'électricité italienne Enel. Cependant, ce niveau de tension n'a pas encore été utilisé pour la transmission sur le réseau italien à ce jour. Entre 1975 et 1979, la société américaine BPA Power Company a commandé une ligne expérimentale en Oregon avec une tension maximale de 1 200 kV, dans le but d'étudier les impacts environnementaux à ce niveau de tension. Cependant, ce niveau de tension n'a pas été utilisé dans le réseau BPA à ce jour. La Tokyo Electric Power Company au Japon construit maintenant la première ligne aérienne à courant alternatif à double circuit au monde avec une tension nominale de 1 000 kV et une longueur de 287 km. La tension de fonctionnement maximale de la ligne de transmission est de 1 100 kV, le courant continu maximal de 8 000 A, la capacité naturelle de chaque ligne étant d'environ 5 000 MW, la capacité de la double ligne étant d'environ 13 000 MVA, la largeur du couloir étant toujours limitée à 100 m, la hauteur des tours étant d'environ 110 m, la distance moyenne de stationnement de 549 m, l'espacement des phases du conducteur de 9 m. L'utilisation de 8 conducteurs séparés, 8 fils en aluminium à âme en acier, chaque section de 610 mm2 ou 810 mm2, avec l'utilisation de 8 conducteurs séparés, 8 fils en aluminium à âme en acier, chaque section de 610 mm2 ou 810 mm2, disposés en forme octogonale, leur diamètre effectif étant d'environ 1 m, ce fil séparé ayant une uniformité de champ électrique, le bruit corona étant très faible. Deux fils de terre aériens sont utilisés pour la protection contre la foudre, chacun contenant 5 groupes de 6 fibres optiques. Chaque assemblage d'isolateurs se compose de deux ou quatre chaînes d'isolateurs avec 40 isolateurs par chaîne, et la longueur des chaînes d'isolateurs est d'environ 9 m.

La Chine a précédemment mené des recherches préliminaires de base sur la technologie et l'équipement de transmission et de transformation d'énergie pour des niveaux de tension supérieurs à 500 kV AC. Afin de coopérer avec l'appel d'offres pour la protection de relais du système de 750 kV pour le Réseau du Nord-Ouest et de fournir les données techniques nécessaires pour la conception, l'exploitation et la recherche scientifique de la protection de relais du système de 750 kV, le Réseau du Nord-Ouest a mandaté le Laboratoire de Modélisation Dynamique de l'Institut des Systèmes de l'Académie Chinoise des Sciences Électriques pour réaliser le test de modélisation dynamique du dispositif de protection de relais du système de 750 kV. Le laboratoire est le premier laboratoire en Chine capable de simuler le mode dynamique du système de 750 kV, il est composé de la protection de relais Nanrui, de la protection de relais des quatre côtés, de Guodian Nanshi, de Xu Jigong, d'ABB, de GE, d'ALSTOM et de TMT & D, les huit célèbres fabricants de protection de relais, pour un total de 37 ensembles de produits de protection de relais, protection de ligne, protection de réacteur, protection de transformateur et protection de barres de bus, entre autres aspects du mode dynamique du test, le test est le premier du genre dans le pays, le test est la première fois à grande échelle. L'échelle du test était la première fois en Chine et a reçu une large attention tant au niveau national qu'international.

2 recherche et développement de la technologie de protection et de surveillance des relais de transmission ultra-haute tension étrangers

(1) AREVA. La société Shanghai AREVA Power Automation Co., Ltd. a été créée en septembre 2001 en tant que coentreprise entre le groupe AREVA (détenant 59 %) et la société Shanghai Power Transmission and Distribution Company Limited (détenant 41 %), et a acquis l'ensemble du département de transmission et de distribution d'électricité de la société française Alstom. C'est le premier centre de recherche d'AREVA Power Automation en Chine. La principale tâche de ce centre de recherche est de mener des recherches sur les principes de protection par relais pour les lignes de transmission UHV et le développement technologique, et de développer des dispositifs de protection par relais et d'autres dispositifs d'automatisation de sécurité adaptés aux systèmes électriques UHV.

(2) Siemens. Siemens fournit la série de produits de protection par relais micro-ordinateur SIPROTEC adaptés aux systèmes de puissance à ultra-haute tension et aux générateurs, qui sont non seulement capables de contrôler l'équipement primaire à ultra-haute tension, mais aussi de afficher en temps réel les valeurs mesurées et de réaliser un contrôle par intervalles. Avec une base de données d'intervalles complète et des interfaces de communication pour divers protocoles, les données de protection peuvent être analysées et gérées par l'utilisateur. La caractéristique la plus frappante de la série de relais micro-ordinateur SIPROTEC est que toutes les fonctions liées à l'équipement secondaire peuvent être intégrées dans un seul appareil pour chaque intervalle en utilisant l'intelligence artificielle. La série de relais micro-ordinateur SIPROTEC peut également être utilisée comme une partie intégrante du système d'automatisation de sous-station SICAM pour une configuration optimale.

　　(3) GE. Bien que GE soit entrée sur le marché chinois relativement tôt, ses produits de systèmes de protection et de surveillance des relais sont arrivés relativement tard, de sorte que le produit a moins de performances auprès des utilisateurs d'électricité en Chine. Les produits de protection des relais de sous-station UHV de GE basés sur la technologie ALPS sont plus adaptatifs, avec compensation en série, déclenchement monophasé, déclenchement triphasé et reclenchement de la ligne pouvant être sélectionnés, et il s'agit d'un dispositif de protection numérique multifonctionnel.

　　(4) TMT&D Corporation. Contrairement aux autres entreprises, les équipements principaux et les produits de protection par relais de TMT&D n'ont pas de performance opérationnelle à des niveaux de tension de 1 000 kV et plus, et n'ont certainement pas d'expérience dans la recherche et le développement, les tests, la construction et l'exploitation de produits à des niveaux de tension de 1 000 kV et plus. Bien que leurs types de protection soient complets, le mode de configuration et l'interface homme-machine sont assez différents de notre pays.

3 Système de protection et de surveillance des relais de sous-station basé sur la norme IEC 61850

L'Institut de recherche sur l'électricité de Chine (CEPRI) a achevé la recherche expérimentale préliminaire sur la réalisation de l'automatisation des sous-stations basée sur la norme IEC 61850, et a réussi à développer une plateforme de protection et de surveillance des relais de sous-station basée sur la norme IEC 61850.