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SOMMAIRE
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Sommaire
.....................................................................................................................v
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Résumé........................................................................................................................vii
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Abstract
...........................................................................................................................viii
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Cahier des charges
............................................................................................................ix
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Remerciements
.........................................................................................................
x
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Avant
propos............................................................................................................xi
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Liste des figures
...............................................................................................................xii
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Liste des tableaux
............................................................................................................xiii
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Abréviations
..........................................................................................................................xiv
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INTRODUCTION
GENERALE
...............................................................................................................................
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1
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CHAPITRE 1 : APPROCHE MATHEMATIQUES
SUR LES ELEMENTS D'UNE LIGNE DE TRANSPORT HAUTE
TENSION...................................................................................................
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3
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1-1
INTRODUCTION...........................................................................................................
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3
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1-2 LES ETAPES DE LA METHODE DE
CALCUL.....................................................................
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3
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1-3 METHODE GENERALE DE
CALCUL................................................................................
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4
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1-4 LES RESEAUX
SYMETRIQUES..............................................................................
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4
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1-5 MATRICE DES RESISTANCES ET DES INDUCTANCES
LOGITUDINALES LINEIQUES...
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4
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1-6 NOTION DE MATRICE D'IMPEDANCE
EFFECTIVE .............................................................
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5
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1-7 LE SYSTEME PER UNIT, PUISSANCE, TENSION,
PUISSANCE ET COURANT DE BASE.............................
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6
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1-8 CHUTE DE TENSION SUR UNE LIGNE
.............................................................................................
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7
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1-9 MODELISATION DE
LIGNES...........................................................................................................
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7
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1-10 MODELISATION DES
TRANSFORMATEURS.....................................................................
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8
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1-11 MODELISATION DES MACHINES
SYNCHRONES...............................................................
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8
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1-12
CONCLUSION...............................................................................................................
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9
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CHAPITRE 2 : ANALYSE DES CHARGES ET DES
PUISSANCES SUR UN RESEAU...................
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10
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2-1/
INTRODUCTION..........................................................................................................
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10
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2-2 / FORMULATION DU PROBLEME DE (LOAD
FLOW)............................................................
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10
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2-3/ CONSTITION D'UN
RESEAU..........................................................................................
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10
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2-3-1/ LES
GENERATEURS......................................................................................................
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10
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2-3-2/ LES
CHARGES..............................................................................................................
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10
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2-4/ BILAN DE PUISSANCE ET
BALANCIER...........................................................................
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11
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2-4-1/ BILAN DE
PUISSANCES.................................................................................................
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11
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2-4-2/ LE GENERATEUR
BALANCIER.......................................................................................
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11
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2-5/ FORMULATION A L'AIDE DE LA MATRICE
D'ADMITTANCE...............................................
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12
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2-6/ DIRECTION DE L'ENERGIE ENTRE DEUX BARRES
OMNIBUS.............................................
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14
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2-7/ CONCLUSION
.........................................................................................................................................
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15
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CHAPITRE 3 : AMELIORATION DU TRANSIT DE
PUISSANCE PAR LES DISPOSITIFS
FACTS...................................................................................................................................
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16
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3-1/ INTRODUCTION
..........................................................................................................
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16
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3-2 / GENERALITE SUR LES DISPOSITIF
FACTS...................................................................
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17
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3-2-1 / FONCTIONNEMENT DES
FACTS....................................................................................
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18
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3-2-2/ PROBLEMES DE CONGESTION ET DE
DECONGESTION.....................................................
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18
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3-2-3/ MODE D'EMPLOI POUR LE TRAITEMENT DES
DEFAUTS...................................................
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19
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3-2-1 / COMMENT OPTIMISER
L'EXISTANT..............................................................................
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20
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3-2-1/ LES COMPENSATEURS STATIQUES D'ENERGIE
REACTIVE................................................
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20
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3-2-1-1/ COMPENSATEURS
PARALLELES....................................................................................
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21
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3-2-1-1-1/ Compensateurs parallèle
traditionnelle................................................................................
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21
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3-2-1-1-2/ Compensateurs parallèles à
base de
thyristors........................................................................
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22
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3-2-1-1-3/ Compensateurs parallèles à
base de GTO
thyristors................................................................
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24
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3-2-2/ LES COMPENSATEURS SERIE
REGLABLES......................................................................
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25
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3-2-2-1 / COMPENSATEURS
SERIES.............................................................................................
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25
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3-2-2-1-1 / Compensateurs séries à base
de
thyristor............................................................................
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25
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3-2-2-1-2 / Compensateurs séries à base
de GTO
thyristors...................................................................
|
26
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|
3-2-3/ LES COMPENSATEURS
MODERNES...............................................................................
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26
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3-2-3-1/ COMPENSATEURS HYBRIDES
SERIE/PARALLELE...........................................................
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26
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|
3-2-3-1-1/Compensateurs hybrides à base de
thyristors........................................................................
|
26
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3-2-3-2 /LES DEPHASEURS
STATIQUES.....................................................................................
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27
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|
3-2-3-3/ LE DEPHASEUR-REGULATEUR
UNIVERSEL....................................................................
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3-3 / SYSTEMES FLEXIBLES DE TRANSPORT ET DE
DISTRIBUTION ELECTRIQUE CAS DE L'UPFC...
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28
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3 -3- 1 / PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE
l'UPFC.................................................................
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28
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3- 3-2 / PRESENTATION DE
STRUCTURE....................................................................................
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29
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3-4/ SYNTHESE DANS LE CHOIX DES
FACTS..........................................................................
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30
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Chapitre 1 3-5/ PRESENTATION ET ANALYSE DE L'UPFC SUR UN
RESEAU............................................
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31
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3-8/
CONCLUSION.................................................................................................................
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32
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CHAPITRE 4 : CAS DE SIMULATION SUR
MATLAB/SIMULINK D'UNE LIGNE AVEC UPFC.......................
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33
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4-1/
INTRODUCTION...........................................................................................................
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33
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4.2 MODELISATION DE LA LIGNE DE L'OUEST DU RESEAU
AES SONEL SANS UPFC
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33
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|
4.3 MODELISATION DE LA LIGNE DE L'OUEST DU RESEAU AES
SONEL SANS UPFC
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33
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ANNEXE...............................................................................
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34
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CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
D'AVENIR
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37
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· A la mémoire de mon défunt Papa
AMBASSA MOLO THEODORE.
· Ma très chère maman
MBALLA Appolonie.
Résumé
L'expansion continuelle des réseaux de transport
d'énergie montre les limites des capacités de transit des
systèmes existants. Les gestionnaires de réseaux sont contraints
d'exploiter le système au plus prés de ses limites thermiques et
dynamiques, alors que les consommateurs sont de plus en plus exigeants quant
à la qualité de l'énergie et la continuité de
service. L'amélioration de la qualité de l'énergie,
l'augmentation de la capacité de l'énergie, transitée et
le contrôle des réseaux existants peuvent être obtenu
grâce à la mise en place de nouvelles technologies. Les FACTS
à base d'électronique de puissance apportent des solutions
dynamiques, efficaces et prouvées à la conduite des
réseaux. Certaines lignes situées sur des chemins
privilégiés peuvent être surchargées. Dés
lors, il est intéressant pour le gestionnaire du réseau de
contrôler ces transits de puissance afin d'exploiter le réseau de
manière plus efficace et plus sûre. La technologie FACTS est un
moyen permettant de remplir cette fonction. Avec leur aptitude a modifier
l'impédance apparente des lignes, les dispositifs FACTS peuvent
être utilisés aussi bien pour le contrôle de la puissance
active que pour celui de la puissance réactive ou de la tension.
Plusieurs types de FACTS existent et le choix du dispositif approprié
dépend des objectifs à atteindre.
L'objectif de ce travail était de montrer une
stratégie de contrôle pour les tensions ainsi que pour les flux de
puissances réactives transitant dans un réseau. L'UPFC qui est un
FACTS est un dispositif de type shunt et série à savoir deux SVC
(Static Var Compensator) donc l'un est connecté) à un
transformateur série et l'autre parallèle. Puis de simuler sur
Power World un réseau de transport d'énergie électrique et
puis d'effectuer une analyse de ce réseau.
Abstract
The focus of this memory is a FACTS device known as the
Unified Power Flow Controller (UPFC). With its unique capability to control
simultaneously real and reactive power flows on a transmission line as well as
to regulate voltage at the bus where it is connected, this device creates a
tremendous quality impact on power system stability. These features become even
more significant knowing that the UPFC can allow loading of the transmission
lines close to their thermal limits, forcing the power to flow through the
desired paths. This will give the power system operators much needed
flexibility in order to satisfy the demands that the deregulated power system
will impose. The most cost-effective way to estimate the effect the UPFC has on
a specific ower system operation is to simulate that system together with the
UPFC by using one of the existing simulations packages. Therefore it is
advisable for the transmission system operator to have another way of
controlling power flows in order to permit a more efficient and secure use of
transmission lines. The FACTS devices (Flexible AC Transmission Systems)
could be a mean to carry out this function without the drawbacks of the
electromechanical devices (slowness and wear). With their ability to change the
apparent impedance of a transmission line, FACTS devices may be used for active
and power control, as well as reactive power or voltage control. To arrive to
this objective, work has been decomposed in four chapter After we have develop
one network electrical system in that we have do an analysis in Power World and
have looking how UPFC can help us to resolve the problem we have see in this
eslectrical system.
Cahier de charges
L'étude et la réalisation d'un réseau
électrique haute tension sur lequel est. axé ce mémoire
doit satisfaire aux fonctions de service suivantes:
Etude et conception:
L'étude a été menée
conformément à la norme NFC 64-200 Relative à la
stabilité des réseaux haute tension.
La simulation du réseau est effectuée sur
MATLAB/SIMULINKTM
La réalisation
Il doit être réalise au laboratoire de l'ENSET
Utilisation
Il doit être utilise sur les systèmes
d'exploitation WINDOWS XP où MATLAB/SIMULINKTM est.
Installé
Remerciements
Nous voudrions remercier toutes les personnes qui par leur
franche et précieuse contribution, nous ont aidés d'une
manière ou d'une autre à l'élaboration de ce travail.
Elles méritent bien plus que nos simple remerciement que nous leurs
adressons. Il s'agit de:
Ø Ph.D Nneme Nneme Léandre mon
Directeur de mémoire qui malgré ses multiples sollicitations
à bien voulu m'accepté à poursuivre ce travail selon le
cahier de charge qui s'était fixé et à me guider dans le
domaine de la recherche scientifique ;
Ø Les membres du jury en particulier le
président : Ph.D ESSIBEN
Ø Mes encadreurs : Mr KENFACK Pierre et EKEMB
Gabriel (Professeur de Lycées Technique, doctorant)
Ø Mr EKE Samuel (Professeur de
Lycées Technique, doctorant) pour sa grande disponibilité et donc
mes remerciements ne pourront être sans fin.
Ø Mr MBEY Camille (Professeur de
Lycées Technique, doctorant) pour ses conseils
Ø Tous mes enseignants de l'ENSET qui ont
assurés notre formation, nous pensons particulièrement
au :
· Dr NYOBE YOME J.M Chargé de Cours
chef de département génie électrique,
· Dr MBIHI J Chargé de Cours,
Prof d'automatisme industriel
· Dr MBOUENDA M Chargé de Cours,
Prof d'électronique et Microprocesseur
Ø Tous mes camarades de promotion pour leur soutien
moral, et matériel ;
Ø Tous mes amis et ma Famille pour leur amour
manifesté à mon égard ;
Ø Tous ceux qui en ce monde nous ont apporté un
soutien aussi modeste soit-il tout au long de notre cursus scolaire
Avant propos
L'école normale supérieure
d'enseignement technique (ENSET) est une institution qui a la vocation de
former les enseignants des Lycées d'enseignement technique du Cameroun.
Conformément à l'arrêté Ministériel
N0 02/BI du 26/11/1995, tout étudiant en fin de cycle doit
présenter un travail un travail de recherche qui se rapporte soit
à sa spécialité, soit aux problèmes d'ordre
pédagogique. Ce travail peut être un projet de mémoire,
pour les étudiants du premier cycle (3éme
année) ou, un mémoire pour les étudiants du second cycle
(5éme année).
C'est dans ce contexte que nous étudiants de
cinquième année génie électrique option
électrotechnique avons choisi le thème :
« AMELIORATION DU TRANSIT DE PUISSANCE PAR LES FACTS
(l'UPFC) ET SIMULATION SUR POWER WORLD D'UN RESEAU
ELECTRIQUE ».
Nous avons mené cette étude dans le but de
permettre aux concepteurs et spécialistes de gestion des réseaux
électriques de retrouver ici un ensemble d'informations permettant
d'assimiler le transit de puissance dans les réseaux à travers
l'usage des dispositifs fabriqués à base des composants
d'électronique de puissance.
Ce travail a été élaboré sous la
direction de : Dr Nneme Nneme Léandre et
Mr Kenfack Pierre.
Pour demeurer fidèle aux objectifs généraux
visés par l'enseignement supérieur, ce document doit
pouvoir :
· Rapprocher les aptitudes théoriques à la
pratique professionnelle ;
· Développer les aptitudes techniques chez
l'étudiant ;
· Permettre à l'étudiant d'approfondir un ou
plusieurs domaines de sa spécialité.
Loin de paraître une exemption à toute critique,
nous osons néanmoins espérer que cette oeuvre saura être
une source d'inspiration à même d'aider plus d'un technicien dans
leurs futurs travaux.
Liste des figures
Figure 1.1 : Modèle de
ligne électrique
Figure 1.2 : Charge
(équilibrée) triphasée en étoile
Figure 1.3 : Variation de la tension
dû au passage de courant à travers une ligne
impédance
Figure 1.4 : Modèle
simplifié des lignes de transmission électriques
Figure 1.5 : Modèle du
transformateur
Figure 1.6 : Modèle du
transformateur en système PERT unit
Figure 1.7 : Modèle
simplifié de la machine synchrone
Figure 2.1 :
Schéma unifilaire d'une transmission de puissance
simple
Figure 2.2 : Représentation
d'une des phases avec un neutre de système balancé.
Figure 2.3 : Illustre les relations
de phase
Figure 2.4 : Décrivant les
différentes puissances sur une phase
Figure 3.1 : Représentation
du système
Figure 3.2 : Schéma du SVC
Figure 3.3 : La
caractéristique statique tension-courant du SVC
Figure 3.4 : Montage d'une cellule
STATCOM [19]
Figure 3.5 : Compensation
série : diagramme de Fresnel
Figure 3.6 : Montage d'une cellule
SSSC [19]
Figure 3.7 : Montage d'une cellule
l'UPFC [19]
Figure 3.7: Schéma unifilaire de
l'UPFC et son diagramme vectoriel des tensions et courants
Figure. 3.1 : Algorithme de
l'écoulement de charges [DOC]
Figure. 3.2 : Schéma
fonctionnel de base de l'UPFC
Figure.
3.3 : Modèle mathématique de
l'UPFC et le système de transmission
Figure 4.1 : Circuit d'un
réseau de transport unifilaire
Liste des tableaux
Tableau 3.1:
Bénéfices techniques des dispositifs FACTS [4]
Tableau 3.2: inventaire des
systèmes en service de l'heure actuel dans les réseaux et leurs
fonctions [5]
Tableau 4.3: paramètres des
transformateurs
Tableau 4.1 :
paramètres du réseau au niveau des puissances des barres.
Tableau 4.2: paramètres des
lignes
Abréviations
UPQC ( Unified Power Quality
Conditioner)
PLL (Phase Locked Loop ou Boucle à
Verrouillage de Phase) Le principe de la PLL est basé
sur l'emploi d'un régulateur RST spécifique
DSPs (Digital Signal
Processor)
FPGA (Field Programmable Gate
Array)
ASIC (Application Specific Integrated
Circuit)
VHDL-AMS (Very high speed integrated circuits
Hardware Description Language Analog-Mixed Signal)
FACTS (Flexible Alternative Current Transmission
System)
l'UPFC (Unified Power Flow Controller)
appelé aussi Déphaseur Régulateur
Universel (DRU) ou variateur de charge universel
SIME (Single Machine Equivalent)
OMIB (One Machine Infinite Bus)
STATCOM (STATic COMpensator)
ASVC (Advanced Static Var
Compensator)
STATCON (STATic CONdenser)
SVG (Static Var Generator)
TCSC (Thyristor Controlled Series
Capacitor)
TSSC (Thyristor Switched Series
Capacitor)
TCSR (Thyristor Controlled Series
Reactor)
SSSC (Static Synchronous Series
Compensator)
TCPAR ( Thyristor Controlled Phase Angle
Regulator)
IPFC (Interline Power Flow
Controller)
SIME (Single Machine Equivalent)
OMIB (One Machine Infinite Bus)
CCT (pour "critical clearing
time")
PSS (Power System Stabilizer)
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