Face à l'interdépendance accrue des réseaux électriques, comment protéger le consommateur et garantir la qualité du courant fourni ? Deux enjeux essentiels de la gestion des réseaux électriques. Explications.

Énergie non stockable par nature, l'électricité est devenue un atout essentiel de la compétitivité économique des nations. En effet, le niveau de sa consommation aussi bien par les particuliers que par les industries caractérise pour une bonne part le niveau de développement de nos sociétés. Dans ce contexte, sa commodité d'utilisation, autrement dit le maintien d'un équilibre entre l'offre et la demande, s'avère un facteur clé décisif pour tout simplement maintenir en « état de marche » l'économie et la vie sociale de régions entières, parfois même d'un pays. Toute variation de la demande ou de la production se répercute instantanément sur l'ensemble du réseau : la permanence de cet équilibre est donc primordiale.

Le plan de tension, expression de l'offre et de la demande

Globalement, un système électrique se caractérise par le trinôme production-transport-consommation, dont les composants fonctionnent en interaction permanente et sont pilotés par des opérateurs et des automates. Le cadre de leur gestion est hautement complexe et la moindre faille peut se répercuter sur l'ensemble du dispositif ! L'exploitation de ce système vise par ailleurs à satisfaire, simultanément et à parts égales, trois objectifs fondamentaux : garantir la sûreté de fonctionnement du système, garantir la performance économique du marché, garantir la qualité de la fourniture.

L'expression de l'offre et de la demande électrique s'exprime dans le plan de tension. Généralement, au niveau d'un pays ou d'une région, il vise à répondre aux engagements contractuels et réglementaires des fournisseurs d'électricité (publics ou privés) vis-à-vis des utilisateurs (industriels et particuliers) et à compenser les chutes de tension. L'efficacité globale d'un système électrique repose donc sur le délicat équilibre de la courbe de charge, sous peine d'effondrement. Et cet équilibre est assuré par la gestion coordonnée de moyens de conduite et de dispositifs techniques.

Moyens de conduite : un pilotage très hiérarchisé

La taille et la complexité d'un système électrique impliquent une organisation hiérarchisée afin que le gestionnaire du réseau – qu'il soit d'échelle régionale ou nationale – puisse assurer pleinement ses responsabilités au regard de la gestion du plan de tension : équilibre production/consommation, respect du transit de courant dans les lignes, qualité de l'onde électrique. Cette organisation s'appuie sur un dispositif de conduite à distance (« téléconduite ») du réseau, qui va exploiter et optimiser l'ensemble des performances attendues des ouvrages de production (centrales nucléaires, thermiques, hydrauliques) et d'infrastructures de transport de l'électricité (voir Alternatives n° 10, « Les autoroutes de l'énergie »).

Au sommet du dispositif, un « dispatching » central, véritable vigie du système électrique, surveille et pilote le réseau 24 heures sur 24, et gère le plan de tension afin d'ajuster en temps réel les offres de production aux variations des demandes de consommation. Généralement (c'est le cas en France par exemple), ce dispatching central gère le réseau d'interconnexion à très haute tension (HTB3) ainsi que les échanges avec l'étranger.

• En dessous, des dispatchings de niveau régional surveillent les transits de hautes tensions inférieures (HTB2 et HTB1), en pilotant la tension pour chaque zone et en surveillant les injections de courant aux nœuds électriques du réseau.

• Un niveau intermédiaire, constitué de groupements de postes, prend en charge la conduite et la surveillance des installations de transport.

• Un niveau local, dans chaque poste de transport, peut assurer le même rôle en cas de situation extrême et gère également les tensions inférieures (HTA et BT).

Tous ces centres de conduites sont dotés de systèmes informatiques d'acquisition et de traitement des informations provenant des installations de puissance (postes et centrales), ainsi que d'un réseau de sécurité associé. En très haute tension (HTB2/225 kV), les équipements de protection électromécaniques sont de plus en plus remplacés par l'électronique, plus fiable et plus souple en termes de mise en œuvre.

Moyens matériels : optimiser les performances

Dans la gestion d'un réseau, les moyens matériels jouent un rôle prépondérant et les performances attendues de chaque composant concourent directement au bon fonctionnement de l'ensemble du système électrique. Ils permettent de respecter le plan de tension en fonction des transits de puissance dans le réseau et doivent pouvoir rester stables face aux aléas de faible amplitude.

• Les ouvrages de production : ils affichent des performances spécifiques qui sont exploitées selon leur aptitude à s'adapter aisément aux variations de charge journalières (consommation locale plus échanges). Ainsi, le nucléaire fonctionne davantage en production de « base », tandis que le thermique ou l'hydraulique, de par leur rapidité de couplage et leur capacité à monter rapidement en charge et à s'arrêter pareillement, sont particulièrement utiles en production de « pointe ».

• Les ouvrages de transport : les postes haute et très haute tension sont les carrefours du réseau et participent au maintien de l'équilibre du plan de tension. Ils assurent des fonctions de raccordement et d'interconnexion (jeux de barres de distribution du courant HTB dans les installations industrielles et armoires de distribution électrique), de protection (disjoncteurs), de transformation de tension selon les utilisations en aval (transformateurs) et d'isolement et d'aiguillage d'un ouvrage à l'autre (sectionneurs).