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Géorgie : histoire de l’énergie électrique

Innovation, persévérance et nouveau départ

Il est 2 h 30 du matin lorsque le premier appel résonne au Centre de contrôle national. Chacun cesse de s’activer pour écouter le message du gestionnaire de régulation.

« L’opérateur est arrivé au poste électrique de Ksani. Commencez les préparations finales. »

Puis, tout le monde se remet au travail.

Nous sommes le 16 juin 2011, en Géorgie. Un petit groupe d’ingénieurs se rassemble dans le Centre de contrôle national, la salle qui permet de superviser l’ensemble du réseau électrique du pays. Et ils ont un plan. Dans 30 minutes, ils vont volontairement créer des conditions de panne de courant : simuler un défaut, ouvrir un disjoncteur et couper l’une des principales lignes électriques de transport de 500 kV du réseau géorgien.

Quel que soit son métier, quasiment tout le monde sait ce qu’est une panne de courant et comprend la gravité d’une telle situation. Georgian State Electrosystem (GSE), le fournisseur d’électricité national, le sait mieux que personne. La Géorgie a connu l’équivalent de 20 ans de pannes de courant continues. Toutefois, GSE vient d’installer un nouveau système de commande d’urgence et souhaite le voir à l’œuvre en direct.

Ce nouveau système provient de Schweitzer Engineering Laboratories (SEL).

Diego Rodas, ingénieur chez SEL, arpente la salle de contrôle-commande. Son équipe et lui ont passé les derniers mois à concevoir au plus vite le système de commande d’urgence, à écrire la logique de relais et à simuler des essais de terrain, tout cela selon les exigences particulières de GSE. Il sait que le système et sa logique sont fiables. Mais un essai en situation réelle sur une importante ligne de transport suscite toujours quelques appréhensions.

La ligne de transport en question s’appelle Kartli II. Il s’agit d’une ligne de 500 kV qui alimente directement la capitale du pays, Tbilissi, où vivent et travaillent plus de 1,5 million de personnes. Elle fait également partie de ce que l’on appelle la « colonne vertébrale » du réseau électrique national. Si une ligne de transport de cette colonne vertébrale tombe en panne, c’est tout le réseau qui s’effondre.

Georgian State Electrosystem (GSE) est un gestionnaire de réseau de transport d’électricité. Cette société possède et exploite 3 350 km de lignes de transport et 90 postes électriques. Sa mission consiste à mettre en œuvre, entretenir et exploiter un réseau de transport sûr, fiable, viable sur le plan économique et accessible à tous les clients.

Scénario classique illustrant ce qui se passe lorsque la « colonne vertébrale » subit trop de contraintes et de demandes.

« Nous choisissons la ligne la plus importante et la situation la plus critique du réseau pour effectuer un essai en situation réelle », affirme Aleko Didbaridze, ingénieur chez GSE.

Si tout va bien, le système de commande d’urgence de SEL détecte la panne provoquée, décide où et comment effectuer un délestage, isole le disjoncteur concerné, envoie un message de déclenchement à ce disjoncteur et empêche une panne de courant nationale. Tout cela en moins de 100 ms.

Mais si tout ne se passe pas comme prévu, si la logique est erronée…

« Les conséquences seraient plutôt considérables », affirme Dave Dolezilek, directeur technique international chez SEL. « La tension est palpable ».

Dans le Centre de contrôle national, des écrans géants dominent la pièce et affichent une vue intégrale du réseau électrique national : chaque ligne de transport, chaque poste électrique, chaque générateur, chaque flux d’électricité et niveau de tension. Quoiqu’il se passe, tout le monde le verra.

Pour GSE, le résultat de cet essai signifie beaucoup. Il ne s’agit pas seulement de savoir si le nouveau système fonctionne ou non. C’est également porter le fardeau de nombreuses années d’alimentation électrique instable et défaillante en Géorgie. Des années de pannes de courant à répétition. Des années de gouffre financier.

Il est maintenant 3 h du matin. Rodas vérifie la logique de relais une dernière fois avant de donner son autorisation d’un signe de tête. Les opérateurs abaissent les seuils de puissance. Tous les regards sont rivés sur les écrans de contrôle, le silence s’impose un instant.

Le gestionnaire de régulation parle au téléphone.

« Coupez le courant ».

Les opérateurs GSE du Centre de contrôle national en Géorgie se préparent à provoquer des conditions réelles de panne de courant sur leur réseau électrique.

Le trait lumineux indiquant la ligne de transport de 500 kV Kartli II disparaît.

Instantanément, les écrans de contrôle s’allument. Le système de commande d’urgence effectue un délestage dans les postes électriques de toute la Géorgie, et les lumières sont toujours allumées. Ils ont de l’électricité. Toute la Géorgie a de l’électricité.

« Grâce au système SEL, c’est la fin des pannes de courant », déclare Ucha Uchaneishvili, gestionnaire de régulation. Toutes les personnes présentes au centre de contrôle célèbrent ce succès et l’avènement d’une ère électrique nouvelle en Géorgie.

Mais une question se profile : Comment GSE s’est-elle retrouvée au Centre de contrôle national au beau milieu de la nuit avec des ingénieurs SEL pour « débrancher » la principale ligne de transport électrique ?

Cette histoire débute avec l’indépendance de la Géorgie.

Un pays indépendant

Dans une petite région du sud-est de l’Europe, aux portes de l’Asie, se trouve la Géorgie. Collines verdoyantes, villages usés par le vent et population grandissante sont encerclés par les montagnes imposantes et rudes du Caucase. Dans la mythologie grecque, on dit que ces montagnes sont l’un des piliers qui portent le monde.

Plus d’un million de personnes vivent dans le dédale des rues pavées de Tbilissi, la capitale, protégées jour et nuit par la statue de la puissante Mère de la Géorgie. Elle tient dans une main une coupe de vin, symbole d’hospitalité, et dans l’autre une épée, symbole de la défense face aux ennemis.

Tbilissi est un contraste saisissant de tradition et de modernité. Une architecture novatrice côtoie des bâtiments qui semblent prêts à s’effondrer.

Ce mélange d’ancien et de nouveau est également valable pour le réseau électrique géorgien, en particulier ses postes électriques. Les quelques relais numériques dernier cri côtoient des relais électromécaniques vieux de soixante ou soixante-dix ans, recouverts de carters en plastique autrefois translucides et blancs, mais désormais opaques et jaunissants.

De vieux relais électromécaniques équipent chaque poste électrique de Géorgie, ce qui rend le réseau instable.

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La Géorgie est indépendante depuis le début des années 1990. Avant cela, son réseau électrique faisait partie de celui de l’Union soviétique. À la fin de l’Union soviétique, le réseau est divisé.

L’amoindrissement de ce réseau, associé à un équipement vieillissant, a de lourdes conséquences en Géorgie. La perte de l’interconnexion engendre des points de faiblesse involontaires et des conséquences imprévues, car il n’existe plus de sources alternatives permettant de compenser les pannes de certaines lignes. Les anciens relais n’ont aucune visibilité sur le reste du réseau et aucun moyen de délestage.

Pendant plus de 20 ans, la Géorgie subit des pannes de courant à répétition, jusqu’à 14 en une année. Pour ce nouveau pays indépendant, la charge financière et économique est considérable.

Si celle-ci tombe en panne, tout le réseau s’effondre

La colonne vertébrale, un circuit de lignes de transport de 500 kV, constitue la principale source d’instabilité.

D’ouest en est, la colonne vertébrale transporte de l’électricité depuis la centrale hydroélectrique d’Ingouri, traverse le Caucase et tout le pays pour alimenter la région la plus peuplée : Tbilissi.

Dans la capitale, la demande en électricité est si forte sur la colonne vertébrale que cela provoque des défauts et des déclenchements. Le réseau réachemine alors l’électricité par un circuit parallèle de 220 kV, qui est bien incapable d’en transporter autant, ce qui crée une surcharge. Les vieux relais électromécaniques des postes électriques voisins détectent la surcharge et envoient des signaux de déclenchement pour protéger la ligne de 220 kV. Cependant, étant donné que le réseau ne dispose d’aucun moyen pour équilibrer la charge, cette action débouche en cascade sur une panne de courant.

En août 2010, à la suite de l’une des plus importantes pannes de courant dans tout le pays, le ministère de l’Énergie intervient pour exprimer ses inquiétudes quant à la sévérité des derniers événements. Les pannes de courant mettent à mal la sécurité nationale et la stabilité de l’économie.

Immédiatement, GSE engage un cabinet de conseil de premier plan pour étudier le fonctionnement, les comportements et les réponses aux différents événements et contingences du réseau électrique. À la suite de la simulation des conditions de la panne d’août 2010 dans le cadre d’une étude de système, GSE peut définir ses principaux besoins. Il faut que le réseau électrique détecte un défaut, génère une décision de délestage et envoie cette décision à un dispositif d’atténuation qui actionne le disjoncteur en 100 ms, voire moins.

« Nous avions besoin d’une entreprise capable de garantir ces délais de signal entre les postes électriques de tout le pays », affirme Didbaridze. « Après étude, nous avons décidé que SEL pouvait fournir les technologies dont nous avions besoin pour assurer la transmission du signal de déclenchement en un laps de temps très court ».

En un temps record d’à peine quatre mois, SEL étudie, conçoit, met en œuvre, teste et installe une solution appelée système de commande d’urgence. C’est un concept qui s’appuie sur une commande décentralisée, ou répartie. Ce système stabilise rapidement le réseau électrique de GSE, suffisamment pour prévenir les pannes de courant dans tout le pays et contenir les coupures de courant dans de petites zones. Lorsque le système de commande d’urgence subit un essai en situation réelle, il fonctionne en 12 ms, bien en-deçà des 100 ms prévues initialement.

Les ingénieurs de SEL conçoivent des simulations de réseaux électriques dans le laboratoire de leur simulateur numérique en temps réel (RTDS). Il leur permet de tester différents événements en conditions réelles qui peuvent se produire sur le réseau d’un client afin d’étudier la réaction de tous les dispositifs.

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Une fois le système de commande d’urgence mis en place, la difficulté est de réduire encore plus les effets d’une coupure de courant pendant un défaut, d’améliorer le contrôle, d’augmenter la visibilité et d’ajouter de l’intelligence et des fonctionnalités. Pour GSE, cela suppose d’ajouter un plan d’actions correctives (RAS, remedial action scheme).

Un système RAS s’appuie sur une gestion centralisée. L’unité de commande se situe dans le Centre de contrôle national et évalue l’intégralité du réseau électrique GSE toutes les 2 ms : elle communique avec d’autres dispositifs, mesure les tensions et les flux de courant et détecte les défauts. En d’autres termes, le système RAS est prêt à réagir 500 fois par seconde pour éviter une panne de courant au pays.

Avec un système de protection aussi rapide, le réseau de communication doit être à la hauteur. C’est pourquoi GSE fait installer un réseau de communication plus récent, qui s’appuie sur l’ICON de SEL, et couvre la quasi-totalité des postes électriques de toute la Géorgie. Ce réseau est rapide : un message entre l’unité de commande RAS centrale et tout autre relais dans le pays transite en moins d’une milliseconde.

De plus, chaque dispositif RAS sur le terrain effectue en permanence des autotests pour communiquer l’état, le comportement et les performances du réseau électrique. En cas de défaut ou autre événement, les dispositifs de SEL génèrent automatiquement des rapports détaillés et synchronisés à destination des opérateurs.

Un réseau électrique pour l’avenir

Maintenant que le système RAS est en place, GSE peut se concentrer sur les améliorations à apporter.

En 2014, GSE et SEL commencent à mettre à jour dix des postes électriques les plus essentiels du réseau électrique géorgien. Ligne de distribution après ligne de distribution, elles remplacent les anciens relais électromécaniques par de nouveaux relais numériques à microprocesseur qui réduisent considérablement le risque de dysfonctionnements et de déclenchements indésirables.

Elles commencent également à utiliser la technologie de localisation de défauts par ondes progressives (qui permet de localiser les défauts survenant dans le réseau électrique dans le périmètre d’un pylône), à surveiller l’ensemble des lignes de transport à l’aide de solutions de synchrophaseur, à ajouter une détection d’oscillations de puissance pour augmenter la stabilité du réseau, etc.

Pour GSE, la valeur de la nouvelle technologie va bien au-delà de la simple réduction du nombre de pannes de courant. Dès 2014, GSE devient un gestionnaire de réseau de transport agréé, ce qui lui donne le pouvoir d’exploiter tout le réseau de transport d’électricité de Géorgie et de planifier son développement. Il est désormais possible de transférer de l’électricité vers la Turquie et à partir de ce pays grâce à la toute nouvelle centrale de conversion de courant continu à haute tension de 700 MW.

En reconnaissance de ses progrès, GSE a reçu la récompense Best IT Solution for Business en 2014 pour la mise en œuvre de ses systèmes SCADA et de télécommunications. C’est désormais une société certifiée ISO 9001:2008 : elle répond aux normes de qualité internationales concernant l’amélioration continue et les performances supérieures dans tous les aspects du secteur.

Tout a commencé par un test de ligne de transport. Pourtant restreinte à première vue, cette initiative montre les opportunités considérables qui découlent de la créativité et de la collaboration. En passant des pannes de courant généralisées à un système de commande d’urgence puis à une gestion complète du réseau, GSE tourne la Géorgie vers l’avenir et laisse le passé derrière elle.

—Fin—


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