Appareillage & Protection Avancés

Ce cours de deuxième année de Master (S3) approfondit la protection des réseaux HTA et HTB par relais numériques. Il part de l’architecture interne d’un relais numérique (IED) et des fonctions de base (surintensité à temps dépendant, distance), traite ensuite en détail les protections différentielles de transformateur, de ligne et de jeu de barres, puis les méthodes de coordination et de sélectivité, y compris dans des réseaux où se raccordent des centrales solaires. Il se termine par la norme IEC 61850 (nœuds logiques, messages GOOSE, fichiers SCL) appliquée à un poste HTA/BT 33/0,4 kV. Les exemples s’inspirent du réseau NIGELEC (HTA 20 et 33 kV, interconnexion 132 kV) et des contraintes sahéliennes : fortes températures, poussière, sols secs et très résistifs, sources photovoltaïques en croissance.

Objectifs d’apprentissage

• Maîtriser la conception et le réglage des protections numériques pour réseaux HTA et HTB.
• Dimensionner l’appareillage de coupure et de protection pour postes de transformation 33/0,4 kV.
• Analyser les schémas de protection différentielle, de distance et de fréquence selon les normes IEC.
• Mettre en œuvre la communication IEC 61850 entre relais numériques et systèmes de contrôle.

Prérequis

Réseaux Électriques Avancés & Qualité (REA1201, Master S1) ; Étude des Équipements Électriques (EEQ3203, Licence). Sont supposés acquis : calcul des courants de court-circuit (composantes symétriques), transformateurs de mesure (TC, TT), régime de neutre, notions de réseaux Ethernet.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Relais numériques de protection
2. Leçon 2 — Protection différentielle
3. Leçon 3 — Coordination et sélectivité
4. Leçon 4 — IEC 61850 pour la protection numérique

Travaux pratiques

• TP guidé 1 : paramétrage et essais par injection secondaire d’un relais de distance (type Siemens 7SA86 ou ABB REL670) — leçon 1.
• TP guidé 2 : étude de coordination d’un départ HTA 33 kV avec un logiciel de type CAPE — leçon 3.
• TP guidé 3 : configuration IEC 61850 (ICD, SCD, CID) et test d’un schéma de sélectivité logique par GOOSE — leçon 4.

Modalités d’évaluation

Volume horaire : CM 22 h, TD 8 h, TP 8 h, travail personnel (TPE) 42 h, soit 80 h de charge totale ; 4 crédits. Évaluation de nature mixte : contrôle continu (CC, 40 % : comptes rendus de TP, devoir de réglage de protections, quiz) et examen terminal (ET, 60 % : étude de cas écrite de réglage et coordination).

Bibliographie

• P. M. Anderson, Power System Protection, Wiley-IEEE Press.
• IEC 61850-1 : Communication networks and systems for power utility automation — Introduction and overview.
• S. H. Horowitz, A. G. Phadke, Power System Relaying, Wiley (ouvrage complémentaire).
• Alstom Grid / GE, Network Protection & Automation Guide (NPAG) (ouvrage complémentaire).