Introduction Générale
Durant les dix dernières années, l'industrie de
l'énergie électrique est confrontée à des
problèmes liés à de nouvelles contraintes qui touchent
différents aspects de la production, du transport et de la distribution
de l'énergie électrique. On peut citer entre autres les
restrictions sur la construction de nouvelles lignes de transport,
l'optimisation du transit dans les systèmes actuels, la
Co-génération de l'énergie, les interconnexions avec
d'autres compagnies d'électricité et le respect de
l'environnement.
Dans ce contexte, il est intéressant pour le
gestionnaire du réseau de disposer d'un moyen permettant de
contrôler les transits de puissance dans les lignes afin que le
réseau de transport existant puisse être exploité de la
manière la plus efficace et la plus sûre possible.
Jusqu'à la fin des années 1980, les seuls moyens
permettant de remplir ces fonctions étaient des dispositifs
électromécaniques : les transformateurs-déphaseurs
à réglage en charge pour le contrôle de la puissance active
; les bobines d'inductance et les condensateurs commutés par
disjoncteurs pour le maintien de la tension et la gestion du réactif.
Toutefois, des problèmes d'usure ainsi que leur relative lenteur ne
permet pas d'actionner ces dispositifs plus de quelques fois par jour ; ils
sont par conséquent difficilement utilisables pour un contrôle
continu des flux de puissance. Une autre technique de réglage des
transits de puissances actives et réactive utilisant
l'électronique de puissance a fait ses preuves.
La solution de ces problèmes passe par 1
'amélioration du contrôle des systèmes électriques
déjà en place. Il est nécessaire de doter ces
systèmes d'une certaine flexibilité leur permettant de mieux
s'adapter aux nouvelles exigences.
Les éléments proposés qui permettent ce
contrôle amélioré des systèmes sont les dispositifs
FACTS (acronyme anglais de « Flexible Alternating Current Transmission
System »).
Les dispositifs FACTS font en général appel
à de l'électronique de puissance, des microprocesseurs, de
l'automatique, des télécommunications et des logiciels pour
parvenir à contrôler les systèmes de puissance. Ce sont des
éléments de réponse rapide. Ils donnent en principe un
contrôle plus souple de l'écoulement de puissance. Ils donnent
aussi la possibilité de charger les lignes de transit à des
valeurs près de leur limite thermique, et augmentent la capacité
de transférer de la puissance d'une région à une autre.
Ils Limitent aussi les effets des défauts et des défaillances de
l'équipement, et stabilisent le comportement du réseau.
La recherche rapportée dans ce mémoire est
motivée par le souci de perfectionner le contrôle des puissances
réactives et des tensions dans un réseau de transport
d'énergie électrique au moyen de dispositifs FACTS, comme celle
comportant une branche de réactance commandée par thyristors, tel
que le compensateur statique de puissance réactive CSPR (acronyme
anglais de « Static Var Compensator SVC »).
Pour parvenir à cette amélioration, il serait
nécessaire de laisser plus de place au contrôle dans les
réseaux électriques de sorte à profiter dans la
modélisation de ceux-ci. Il nécessaire aussi de profiter des
progrès dans les domaines des télécommunications, du
contrôle en temps réel et du traitement des données, dans
le but de réduire les temps de réponse de ces dispositifs.
Le compensateur statique SVC est un dispositif qui sert
à maintenir la tension en régime permanent et en régime
transitoire à l'intérieur de limites désirées. Le
SVC injecte ou absorbe de la puissance réactive dans la barre où
il est branché de manière à satisfaire la demande de
puissance réactive de la charge.
Le sujet de ce mémoire concerne, en particulier, le
contrôle des puissances réactives et des tensions dans un
réseau de transport d'énergie électrique au moyen de
dispositifs SVC. Pour atteindre ces objectifs de recherche, ce mémoire
est organisé en quatre chapitres:
Le premier chapitre présente la tenue de la tension sur
les réseaux électriques. On retrouve dans ce chapitre la
définition d'un réseau et sa stabilité en
différents régime de fonctionnement ainsi les différentes
perturbations (légères et grandes) qui gènes leur
fonctionnement. On retrouve aussi l'équation fondamentale des lignes de
transport et sa solution en régime permanent. Les
caractéristiques des lignes non compensées sont obtenues à
partir de cette solution. On a décri clairement ce qu'est un
réseau compensé par rapport à un réseau non
compensé et expliquer l'intérêt de la compensation des
longues lignes afin de respecter les contraintes requises pour le transport de
l'énergie électrique. Ces dernières sont également
présentées dans ce chapitre.
Le deuxième chapitre est une présentation
générale du concept FACTS. Il dresse tout d'abord aux techniques
de compensation de puissance réactive classiques et modernes et une
liste des problèmes liés à l'exploitation d'un
réseau électrique (contrôle de la tension) puis introduit
les solutions pouvant être apportées par la technique FACTS. Une
classification des différents types de FACTS est proposée et les
principaux dispositifs de chaque famille sont décrits de façon
plus détaillée.
Le troisième chapitre est consacré à
l'étude et à la modélisation de compensateur statique SVC.
Dans ce chapitre, on étudie le fonctionnement du SVC, ainsi on
présente les éléments qui constitué ce dispositif.
Différentes configurations du SVC sont présentées, enfin
on termine par le calcul de la puissance réactive optimale
compensée par ce dispositif FACTS.
Au dernier chapitre, on décrit en détaille le
principe de fonctionnement du système de contrôle de SVC, on
étudie la synthèse des lois de commande pour le contrôle du
circuit SVC pour différents régime de fonctionnement
(régime permanent et transitoire), puis en terminera par l'analyse des
résultats de simulation.
Pour les différents calculs et simulations on utilise le
logiciel MATLAB version 7.2.
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