Panne de courant

La prévention des grandes pannes d’électricité, qui est l’un des objets de la sûreté de fonctionnement des systèmes électriques, est une activité complexe qui repose sur la mise en œuvre de dispositions multiples, qui doivent être adaptées à la dynamique des quatre phénomènes électromécaniques exposés dans le chapitre précédent. Ces dispositions doivent permettre de prévenir, détecter et traiter les dysfonctionnements pouvant conduire à l’apparition de l’un de ces phénomènes, et, si le phénomène se produit malgré tout, d’en contrôler l’évolution[8] - [9]. Une conception robuste de la prévention des grandes pannes demande de s’appuyer sur une organisation conceptuelle rigoureuse. Les dispositions de défense du système électrique français géré par RTE, dont le Club des Opérateurs de Grands Réseaux souligne qu’elles doivent être considérées comme l’une des meilleures approches au monde[10], reposent sur la mise en œuvre de lignes de défense successives, selon l’approche dite « défense en profondeur ». Ces dispositions portent d’une part sur le domaine matériel, d’autre part sur le domaine organisationnel et humain. Les lignes de défense se rapportent à trois volets différents : la prévention et la préparation, la surveillance et l’action, et enfin les parades ultimes.

La prévention et la préparation consistent à faire en sorte que les phénomènes redoutés ne puissent pas s’amorcer, à se protéger contre les défaillances possibles des équipements par la redondance matérielle et fonctionnelle, à identifier les activités à risque et à les garantir par leur mise sous assurance qualité. Le système électrique doit également être conçu de façon à pouvoir supporter certains aléas, ce qui est nécessaire l’occurrence d’aléas ne peut jamais être empêché totalement (le retour d’expérience est là pour le montrer). Le volet de la surveillance et de l’action regroupe les actions qui permettent de détecter les écarts des grandeurs (fréquence, tension, courants…) qui sont caractéristiques du bon fonctionnement du système électrique, et de déclencher les actions appropriées - manuelles ou automatiques - lorsque c’est nécessaire. Le troisième volet est le registre ultime. Quelles que soient les précautions prises avec les deux volets précédents, nul exploitant de réseau n’est totalement à l’abri de l’initialisation d’une grande panne. Lorsque l’on parvient à ce stade, il faut procéder à des actions exceptionnelles pour enrayer l’écroulement, quitte à devoir perdre une partie du réseau ou de la consommation, faute de quoi on risque de perdre la totalité du réseau (ainsi, le 4 novembre 2006, la totalité du réseau européen aurait pu être perdue si la chute de fréquence s’était prolongée quelques secondes de plus, et seul le délestage fréquence métrique automatique a sauvé la situation). Ces mesures doivent être extrêmement rapides ; c’est pourquoi le recours aux actions humaines ne suffit pas, et il faut s’appuyer sur des dispositifs automatiques.

Différentes conceptions existent dans le monde quant à la conception de ces dispositifs automatiques. Elles dépendent en particulier de la structure du système électrique concerné, et des ressources qui peuvent être dégagées. En effet, la conception de dispositifs automatiques a toujours un coût, alors qu’au contraire on ne peut jamais être totalement sûr que ces dispositifs seront efficaces (au contraire, ils peuvent même être à l’origine de fonctionnements intempestifs). Il existe donc un équilibre à trouver. Dans certains systèmes électriques, il est trop coûteux et trop complexe de se protéger, et il n’existe pas vraiment de mise en place de dispositifs, hormis des dispositions relativement rustiques de délestage. Il est alors admis que le réseau s’écroule, et le service doit être remis au plus vite. Dans d’autres pays où la structure du réseau électrique est assez simple, on considère qu’on peut se protéger en cherchant à détecter par des études en amont (études de stabilité notamment) les combinaisons d’aléas à redouter (par exemple la perte simultanée de telle ligne et de tel groupe de production), puis l’on met en place pour chaque combinaison redoutée un automatisme capable de détecter l’occurrence et d’entreprendre une action appropriée que l’on aura identifiée (en général, il s’agit d’action sur la topologie, la production et la consommation). Dans cette approche, qui est appelée « événementielle », on met ainsi en place une série d’automates spécifiques (SPS[11] ou Special Protection Schemes dans la terminologie anglaise). Ainsi, le Brésil recourt beaucoup à de tels équipements.

Dans les systèmes électriques plus complexes, comme le réseau nord-américain, ou comme le réseau européen qui est encore plus maillé, une telle conception ne convient pas : l’identification des combinaisons à redouter serait beaucoup trop compliquée, et demanderait un nombre considérable de SPS ; de plus, compte tenu des évolutions incessantes du contexte électrique, il faudrait sans cesse changer les fonctionnalités et l’emplacement de ces équipements ; par ailleurs, il y a toujours un risque non négligeable qu’un SPS, conçu théoriquement pour agir sur une occurrence précise, s’active de façon indésirable dans d’autres configurations non prévues. C’est pourquoi on préfère revenir à la source et mettre en place des dispositifs capables de détecter l’émergence du phénomène électromécanique redouté lui-même, et d’enclencher des actions. Ainsi, les dispositions de défense sont conçues en France de façon à savoir détecter l’écroulement de tension, ou la perte de synchronisme entre zones du réseau[12]. Ceci n’exclut pas de compléter ces dispositions par un nombre très limité de SPS.

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• Recommandations du Gouvernement canadien
• site officiel de RTE, Gestionnaire du Réseau de Transport d'Électricité pour la France
• Bilan Sûreté Annuel publié par RTE
• Mémento de la sûreté du système électrique (document RTE de 2004)
• Revue REE de la SEE
• IEEE PES France, site sur les activités du Chapitre IEEE français IEEE Power Engineering Society