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اﻟﺠﻤﮭﻮرﯾﺔاﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔاﻟﺪﯾﻤﻘﺮاﻃﯿﺔ اﻟﺸﻌﺒﯿﺔ République Algérienne Démocratique et Pop

اﻟﺠﻤﮭﻮرﯾﺔاﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔاﻟﺪﯾﻤﻘﺮاﻃﯿﺔ اﻟﺸﻌﺒﯿﺔ République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة اﻟﺘﻌﻠﯿﻢ اﻟﻌﺎﻟﻲ و اﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique ﺟﺎﻣﻌﺔ ﺣﺴﯿﺒﺔ ﺑﻦ ﺑﻮﻋﻠﻲ Université Hassiba Ben Bouali Chlef Faculté des Sciences & Sciences de l’Ingénieur Département d’électrotechnique Option : Réseaux électrique MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MAGISTER PRESENTE PAR Melle BOUTABA Samia Ingénieur d’Etat en Electrotechnique SUJET DU MEMOIRE Amélioration de la stabilité d’un réseau électrique par l’utilisation d’un ASVC Soutenu publiquement le 09/06/2009 devant le jury composé de: Pr M. Benarous professeur, Université de Chlef PRESIDENT Pr B. Belmadani Professeur, Université de Chlef ENCADREUR Mr A. Zegaoui Maitre assistant A, Université de Chlef CO-ENCADREUR Dr A. Smaili Maitre de conférences A, U. de Tiaret EXAMINATEUR Dr T. Allaoui Maitre de conférences B, U. de Tiaret EXAMINATEUR REMERCIEMENT Je tiens à remercier mon promoteur Mr B. Belmadani de m’avoir guidé pour mener ce modeste travail. J’exprime mes vifs remerciements à mon co-promoteur Mr A.Zegaoui pour ces orientations éclairées, ses conseils constructifs et son aide précieuse. Je remercie également tous les enseignants de l’institut d’Electrotechnique qui ont participé à ma formation pendant le cycle universitaire. Je tiens à exprimer toute ma gratitude à H. Allouache pour sa gentillesse, sa disponibilité et sa rigueur et qui nous a beaucoup aidé pour l’élaboration de ce projet. Mon respect à Mr. M. Benarous pour m’avoir fait l’honneur de présider le jury. Je remercie également Messieurs T. Allaoui, A. Smailli, pour l’intérêt qu’ils ont manifesté envers ce mémoire en acceptant d’en être les examinateurs. Mes vifs remerciements sont adressés à toute les personnes pour leurs aides et leurs soutient dans les moments difficiles. Mes remerciements sont également adresser à tous mes amis (ies) pour leurs soutient morale lors de la réalisation de cette thèses. Je tiens à remercier vivement les membres de ma très chère famille, que chacun trouve ici le témoignage de ma cordiale sympathie. i SOMMAIRE Résumé Liste des symboles et abréviations Liste des figures Listes des tableaux Introduction Générale 2 Chapitre I : profils de la tension sur le réseau et techniques d’amélioration de la stabilité. I.1 Introduction 5 I.2 Qualité de la tension 5 I.3 Dégradation de la qualité de la tension 6 I.3.1 Variation ou fluctuation de la fréquence 6 I.3.2 Fluctuation de tension (flicker) 7 I.3.3 Creux de tension 7 I.3.4 Interruption courte ou coupure brève 8 I.3.5 Bosses de tension 8 I.3.6 Chutes de tension 8 I.3.7 Tension et/ou courant transitoire 10 I.3.8 Déséquilibre de tension 10 I.3.9 Perturbations harmonique et interharmoniques 11 I.4 Stabilité des réseaux électriques 11 I.4.1 Limite de stabilité en régime permanent 12 I.2.2 Stabilité dynamique 12 I.2.3 Stabilité transitoire 13 I.5 Instabilité de la tension 13 I.5.1 Causes de l'instabilité de la tension 13 I.5.2 Importance et incidents 14 I.5.3 Facteurs d'influence reliés à la stabilité de la tension 16 ii I.6 Relation entre la stabilité et la compensation d’énergie réactive 16 I.7 Différentes méthodes d’amélioration de la stabilité d’un réseau électrique 18 I.7.1 Compensations traditionnelles 18 I.7.2 Les dispositifs FACTS 20 I.7.2.1 Classifications des dispositifs FACTS 20 I.7.2.2 Dispositifs FACTS shunt 21 I.4.2.3 Dispositifs FACTS série 26 I.4.2.4 Dispositifs FACTS combinés 28 I.8 Conclusion 31 Chapitre II : L’impact du défaut sur un réseau électrique. II.1 Introduction 33 II.2 Modélisation des éléments du réseau électrique 33 II.2.1 Modélisation de la machine synchrone 33 II.2.2 Modélisation de la ligne, du transformateur et de la charge 36 II.3 Simulation du réseau sain 38 II.4 Etude et simulation du défaut 40 II.4.1 Défaut symétrique 41 II.4.1.1 Elimination rapide du défaut 41 II.4.1.2 Simulation d’un défaut symétrique rapide 42 II.4.1.3 Elimination lent du défaut 45 II.4.1.4 Simulation d’un défaut symétrique lent et commentaire 45 II.4.2 Défaut asymétrique 48 II.4.2.1 Défaut monophasé 48 II.4.2.2 Défaut diphasé 50 II.5 Etude et l’influence de la charge 53 II.5.1 Calcul de la charge critique 53 II.5.2 Diminution de la charge 56 II.6 L’influence de la position de court-circuit 57 II.7 Conclusion 60 iii Chapitre III : Etude et Modélisation du compensateur ASVC III.1 Introduction 62 III.2 Structure de compensateur ASVC connecté au réseau triphasée 62 III.3 Principe de fonctionnement du l’ASVC 63 III.4 Circuit détaillé du ASVC 63 III.5 Modélisation du compensateur ASVC 64 III.6 Calcul des puissance active et réactive instantanées du l’ASVC 68 III.6.1 Calcul de la puissance active 68 III.6.2 Calcul de la puissance réactive 69 III.7 Contrôle du ASVC 69 III.7.1 Identification des références 69 III.7.1.1 Méthode Watt-Var découplé 70 III.7.1.2 Méthode des puissances réelle et imaginaire instantanées 72 III.7.2 Réglage de l’ASVC par le contrôleur PI 74 III.8 Commande de l’onduleur 77 III.8.1 Commande par hystérésis 77 III.8.2 Commande par MLI 77 III.8.3 Résultats de simulation du l’ASVC avec régulateur PI 80 III.9 Conclusion 85 Chapitre IV : Simulation et analyse des résultats IV.1 Introduction 87 IV.2 Description du réseau étudié 87 IV.3 Amélioration de la stabilité d’un réseau électrique 89 IV.3.1 Amélioration de la stabilité par régulateur classique 89 IV.3.1.1 Régulation de tension 89 IV.3.1.2 Régulation de vitesse 91 IV.3.1.3 Résultats des simulations et commentaires 92 iv IV.3.2 Amélioration de la stabilité d’un réseau par ASVC 94 IV.3.2.1 Résultats des simulations et commentaires 94 IV.4 Conclusion 97 Conclusion Générale 99 Annexe A : transformation de Park 102 Annexe B : Calcul du courant de défaut 105 BIBLIOGRAPHIE 110 Liste des figures Chapitre I Figure I.1 : Variation rapide de la tension Figure I.2: Creux de tension Figure I.3: Cas d'une consommation alimentée par une ligne depuis une centrale Figure I.4: Cas d'une forte consommation alimentée par une ligne depuis une centrale Figure I.5: Cas d'une consommation répartie avec plusieurs centrales Figure I.6: Exemple de cas de surtensions transitoires. Figure I.7: Déséquilibre de tension Figure I.8: Distorsion provoquée par un seul harmonique (h=5) Figure I.9: modèle considéré Figure I.10: schéma d’un SVC Figure I.11: caractéristique d’un SVC Figure I.12: Modèle de représentation du ASVC Figure I.13: caractéristique V-I du ASVC Figure I.14: Structure du TCSC Figure I.15: Structure du TSSC Figure I.16: Structure du TCSR Figure I.17: schéma de basse de SSSC Figure I.18: schéma de principe de l’UPFC. Chapitre II Figure II.19: Schéma du contrôleur de transit de puissance entre lignes Figure II.1: Représentation simplifié d’une machine synchrone Figure II.2: schéma simplifié d’une ligne Figure II.3: modèle du transformateur Figure II.4: Schéma global de réseau étudier Figure II.5 : Courants côté générateur Figure II.6 : Tension aux bornes du générateur Figure II.7 : Puissance côté générateur Figure II.8 : Angle de charge du générateur Figure II.9: schéma d’un générateur connecté au réseau Figure II.11: Schéma global de réseau étudier Figure II.12 : Courants de défaut Figure II.13 : Courants côté générateur Figure II.14 : Tension aux bornes du générateur Figure II.15 : Puissance côté générateur Figure II.16: Angle de charge du générateur Figure II.17: Courants de défaut Figure II.18 : Courants côté générateur Figure II.19: Tension aux bornes du générateur Figure II.23: Puissance injectée par le générateur dans les cas différents Figure II.24 : Courants de défaut Figure II.25 : Courants côté générateur Figure II.26 : Tension aux bornes du générateur Figure II.27 : Puissance côté générateur Figure II.28 : Angle de charge du générateur Figure II.32 : Tension aux bornes du générateur Figure II.33 : Puissance côté générateur Figure II.35: Variation de puissance du générateur en fonction de l’angle interne Figure II.36 : Variation de l’angle pour les cas stable et instable Figure II.39 : Angle de charge du générateur Figure II.40 : Tension aux bornes du générateur Figure II.42 : Angle de charge du générateur Figure II.43: Schéma global de réseau étudier en considérant un défaut à α Km Figure II.44: Variation de la puissance injectée par le générateur en fonction du lieu de court-circuit Figure II.45 : résultats de simulations. Chapitre III Figure III.1: Circuit équivalent du l’ASVC Figure III.2: Diagramme de phase pour le mode capacitif et inductif Figure III.3: Circuit équivalent du l’ASVC Figure III.4 calcul du courant en quadrature dans le repère dq Figure III.5 : Schéma bloc de la méthode Watt-Var Figure III.6: Schéma global du contrôle par la méthode Watt-Var découplé Figure III.7: Identification des courants de référence Figure III.12: Contrôle de courant par hystérésis Figure III.13 : Contrôle de courant par MLI Figure III.15 résultats de simulations Chapitre IV Figure IV-1: Réseau étudié Figure IV.2: L’effet du Régulateur de tension du générateur Figure IV.3 : Schéma de la régulation de tension type IEEE Figure IV.4 : Schéma du régulateur de vitesse Figure IV.5 : résultats de simulations. . Liste des tableaux Tableau III.1: Incidents suivis d'un effondrement Tableau III.2: Incidents non suivis d'un effondrement Tableau II-1 : réactance shunt pour différent type de court-circuit Liste des symboles et abréviations TCR: Thyristor Controlled Reactor. TSC: Thyristor Swiched Capacitor. SVC: Static Var Compensator. ASVC: Advanced Static Var compensator. TCSC: Thyristor Controlled Series Capacitor. TSSC: Thyristor Switched Series Capacitor. TCSR: Thyristor Controlled Series Reactor SSSC: Static Synchronous Series Compensator. UPFC: Unified Power Flow Controller. IPFC: Interline Power Flow Controller. MLI: Modulation de Largeur d’Impulsion. PI : contrôleur Proportionnel Intégral. E’ : f.e.m uploads/Ingenierie_Lourd/ boutaba-samia.pdf