⚡ Écoulement de puissance du réseau électrique

L'écoulement de puissance DC est une approximation linéarisée des équations complètes d'écoulement de puissance AC qui suppose de petites différences d'angle entre les nœuds et ignore la puissance réactive et les pertes. Elle réduit le problème d'écoulement à un simple système linéaire P = B·θ, où B est la matrice de susceptance du réseau et θ est le vecteur des angles de tension à chaque nœud, résoluble directement par élimination de Gauss. C'est l'outil standard que les ingénieurs de réseau utilisent pour un criblage rapide des contingences car il capture le comportement essentiel de redistribution d'un vrai réseau sans le coût de calcul d'une solution AC complète.

Chaque ligne de transport a une capacité thermique basée sur une valeur nominale de 62 MW mise à l'échelle par le curseur Capacité de ligne. Après avoir résolu l'écoulement, la simulation vérifie le taux de charge de chaque ligne (flux ÷ capacité) ; si une ligne dépasse 100 %, la ligne la plus surchargée est retirée du réseau et les équations d'écoulement de puissance DC sont résolues à nouveau depuis le début. Comme la puissance doit toujours aller des générateurs aux charges, le flux de la ligne déclenchée se redistribue sur les lignes restantes — qui peuvent alors pousser des lignes auparavant sûres au-delà de leur propre limite, répétant le cycle jusqu'à 40 fois et alimentant la statistique de « profondeur de cascade ».

Un réseau surchargé (charge de ligne maximale au-dessus d'environ 85 %) délivre encore toute sa puissance mais avec peu de marge de sécurité restante. Une panne de courant survient lorsque les déclenchements en cascade divisent le réseau en « îlots » séparés — la simulation vérifie la connectivité du réseau après chaque nouvelle résolution, et tout îlot qui se retrouve sans générateur à l'intérieur n'a aucun moyen de desservir ses charges, donc la demande de cet îlot entier est délestée. Le pourcentage de « Charge desservie » tombe en dessous de 100 % précisément lorsque l'îlotage a coupé certains nœuds de tout générateur.

Augmenter la Demande du système pousse plus de puissance à travers chaque ligne pour satisfaire la charge supplémentaire, si bien que le réseau démarre plus près de sa limite thermique collective avant même qu'une ligne ne se déclenche. Réduire la Capacité de ligne diminue directement la capacité thermique de chaque ligne, si bien que le même flux de puissance qui était auparavant sûr dépasse maintenant la limite (plus petite). Les deux curseurs réduisent la marge entre le flux de fonctionnement normal et le seuil de déclenchement, ce qui explique exactement pourquoi le bouton Test de stress augmente progressivement la demande — pour trouver le point où cette marge s'épuise.

Le critère N−1 est la règle standard de planification de réseau selon laquelle un réseau de transport doit pouvoir perdre n'importe quelle ligne ou générateur unique et continuer à desservir tous ses clients sans défaillance en cascade. La panne de courant de 2003 dans le nord-est de l'Amérique et la panne européenne de 2006 ont toutes deux commencé par le déclenchement d'une seule ligne (à la suite d'un contact avec un arbre et d'une déconnexion planifiée respectivement) dont la puissance s'est redirigée vers des lignes voisines déjà proches de leurs limites, déclenchant exactement la séquence déclenchement-redirection-surcharge que cette simulation reproduit — la preuve que même des réseaux conçus selon les normes N−1 peuvent tomber en panne si les marges opérationnelles se sont déjà érodées.