Il suffit parfois d’une ligne frappée par la foudre, d’un court-circuit, voire d’une simple fluctuation de charge pour que tout un secteur se retrouve sans électricité. Ces perturbations des réseaux électriques causées par des phénomènes naturels ou des problèmes techniques, appelées transitoires, sont difficiles à prévenir en raison de leur caractère impromptu. Un défi qui passionne le Pr Jean Mahseredjian du Département de génie électrique. Ce chercheur dirige des projets visant à mieux comprendre l’origine des perturbations transitoires et à les mitiger dans le but d’éviter les dysfonctionnements des grands réseaux électriques.

Nouvelle génération de méthodes de simulation

Avec l’équipe de sa Chaire industrielle de recherche CRSNG/Hydro-Québec/RTE/EDF/OPAL-RT en simulation multi-échelle de temps des transitoires dans les réseaux électriques de grandes dimensions inaugurée cet hiver, le Pr Mahseredjian développe des méthodes numériques de simulation permettant d’analyser les signaux qui entravent le fonctionnement des infrastructures de transport de l’électricité, depuis les centrales de production jusqu’aux utilisateurs finaux.

Le  Pr Mahseredjian est un chercheur spécialisé dans l’étude de la performance des réseaux de transport d’électricité. Par la conception et la direction du développement d’un outil numérique à l’Institut de recherche d’Hydro-Québec (IREQ) dans les années 1990, et par la poursuite d’activités de recherche à Polytechnique Montréal depuis 2005, il a placé le Canada et le Québec à l’avant-plan du domaine de la simulation et de l’analyse des transitoires sur les réseaux électriques de grandes dimensions. Le logiciel novateur qu’il a conçu est utilisé aujourd’hui par des fournisseurs d’électricité dans le monde entier, dont Hydro-Québec, EDF et RTE

Des modèles encore plus rapides et plus précis

Les modèles évolués mis au point par l’équipe de la chaire du Pr Mahseredjian permettent aux opérateurs de réseaux de transport d’électricité d’analyser le comportement d’un réseau électrique et de chacune de ses composantes, de prévoir les effets d’une perturbation et de faire les ajustements sur le réseau en conséquence afin d’en optimiser le comportement et d’en minimiser les défaillances.

« Un de nos objectifs est d’éliminer les écarts entre les méthodes numériques afin d’établir un environnement unifié de calcul en temps réel et en temps différé, explique le Pr Mahseredjian. Nous voulons aussi obtenir des méthodes numériques beaucoup plus rapides, ainsi que des modèles mathématiques encore plus précis. »

Les réseaux d’électricité sont sujets à des modifications, par exemple, des ajouts de ligne ou l’intégration de nouvelles unités de production d’énergie dont certaines de sources renouvelables (parcs d’éoliennes, centrales photovoltaïques, etc.). Par conséquent, sa chaire vise la conception d’outils qui s’adaptent à ces changements. « De plus, nous souhaitons pouvoir automatiser le processus de détection des problèmes potentiels. Enfin, nos nouvelles méthodes de calcul haute performance devront être applicables dans des environnements de données massives », précise le chercheur.

Grâce à sa collaboration étroite avec ses partenaires industriels, l’équipe de la chaire travaille à partir de problématiques concrètes des opérateurs de réseaux d’électricité et les méthodes qu’elle développe sont utilisées sur le terrain.

Ces méthodes permettront aux opérateurs de mieux prévoir les perturbations et d’augmenter la performance, la fiabilité et la qualité de service des réseaux existants. Les opérateurs seront aussi en mesure de concevoir des réseaux plus robustes, tout en y intégrant des sources d’énergie renouvelable.