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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITÉ DE SKIKDA FACULTÉ DES SCIENCES ET DES SCIENCES DE L’INGÉNIEUR DÉPARTEMENT D’ÉLECTROTECHNIQUE N° d’ordre : Série : MÉMOIRE Présenté en vue de l’obtention du diplôme de Magister Filière : Électrotechnique Option : Modélisation & Simulation des Installations Électriques Industrielles Présenté par DAIBOUN SAHEL SALAH SABRY THEME RENFORCEMENT DE LA STABILITÉ TRANSITOIRE PAR L’UTILISATION DES FACTS (UPFC) Soutenu le …/09/ 2005 Devant le Jury Qualité Nom & Prénom Grade Établissement Président : ZEHAR KHALED PROF. Université de Setif Rapporteur : LEULMI SALAH PROF. Université de Skikda Examinateurs : BOUKADOUM AHCENE M. C. Université de Skikda BOUZERARA RAMDANE C. C. Université de Skikda REMERCIMENTS & DÉDICACES Louange à Allah, Seigneur de l’Univers A l’issue de ce travail, je tiens à exprimer mes profonds remerciements à : Monsieur Leulmi Salah, qui m’a proposé ce sujet passionnant. Son encadrement, son aide et ses précieux conseils, au cours des discussions que nous avons eues ensemble, ont été décisifs pour l’élaboration de ce mémoire. Monsieur Zehar Khaled, la confiance qu’il m’a accordée, les entretiens encourageants et enrichissants que j’ai partagé avec lui témoignent de la reconnaissance que je tiens à lui exprimer pour l’honneur de présider le jury. Je remercie également tous les autres membres de mon jury : Mr Boukadoum Ahsène, Mr Bouzerara Ramadane pour l’intérêt qu’ils ont porté à ce mémoire et avoir accepté son évaluation. Je tiens à exprimer toute ma gratitude à Mr Boudebouz Omar pour son aide et ses remarques constructives, Mr Bouktir Tarek du Centre Universitaire de Oum-El-Bouaghi, Mr Meksen Chouaib de l’Entreprise du Bâtiment de Skikda et à l’ensemble des personnes qui ont contribué, chacune à sa manière, à l’accomplissement de ce mémoire. Avant de terminer, je voudrais dédier ce mémoire à mes parents et à mes frères et sœurs qui m’ont apporté aide, soutien et encouragements. Je voudrais dédier aussi ce mémoire à mes amis qui ont partagé au quotidien mes espoirs, mes inquiétudes, qui m’ont réconforté dans les moments difficiles et avec qui j’ai partagé d’inoubliables instants de détente. Je vous remercie tous chaleureusement : Fethi Zouak, Salim Boulbir, Abdelghani Boudoucha, Zoheir Meftah, Hacene Lamri, Toufik Boudermine, Fouaz Bendjamaa et les membres de ma promotion de magister d’électrotechnique de l’Université de Skikda. ﺗﻤﻬﻴﺪ ّ ﺗﻌﺘﺒﺮ أﻧﻈﻤﺔ اﻟﻨﻘﻞ ﺑﺎﻟﺘﻴﺎر اﻟﻤﺘﻨﺎوب ﻋﻠﻰ أﻧﻬﺎ ﻏﻴﺮ ﻗﺎﺑﻠﺔ ﻟﻠﺘﻜﻴ . ﻒ اﻟﺘﺤﻜﻢ ﻓﻲ ﺟﺮﻳﺎن اﻟﻄﺎﻗﺔ ﻋﺒﺮ اﻟﻤﺴﺮات اﻟﻤﺮﻏﻮب ﻓﻴﻬﺎ ﻏﻴﺮ ﻣﻤﻜﻦ . اﻟﺸﺒﻜﺎت اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ ﺗﻌﺎﻧﻲ ﻣﻦ اﻟﻤﺴﺎرات اﻟﻤﻮازﻳﺔ و ﺣﻠﻘﺎت اﻟﻄﺎﻗﺔ . آﻨﺘﻴﺠﺔ ﻟﺬﻟﻚ زﻳﺎدة ﺗﺤﻤﻴﻞ ﺑﻌﺾ ﺧﻄﻮط اﻟﻨﻘﻞ . ﻋﺎدﺗﺎ ، ﻳﻌﺘﺒﺮ اﻻﺳﺘﻘﺮار اﻟﻌﺎﺑﺮ ﻋﻨﺪ ﺣﺪوث ﻋﻄﻞ آﺒﻴﺮ ﻋﺎﻣﻞ ﻣﻌﻴﻖ ﻋﻠﻰ ﻣﺴﺘﻮى ﺧﻄﻮط اﻟﻨﻘﻞ ذات اﻟﻤﺴﺎﻓﺎت اﻟﻄﻮﻳﻠﺔ . ﺣﺎﻟﻴﺎ هﻨﺎك إﺳﺮار ﻓﻲ اﻟﺤﺪﻳﺚ ﺣﻮل ﺗﺤﺮﻳﺮ ﺳﻮق اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ و اﻧﻔﺘﺎﺣﻪ ﻋﻠﻰ اﻟﻤﻨﺎﻓﺴﺔ وﺑﺎﻟﺘﺎﻟﻲ ﻣﻔﻬﻮم ﺟﺪﻳﺪ ﻟﻼﺳﺘﻐﻼل واﻟﺘﺨﻄﻴﻂ ﻻ ﻳﻤﻜﻦ ﺗﺠﻨﺒﻪ . ﻣﻦ ﺑﻴﻦ اﻟﺤﻠﻮل اﻟﺤﺪﻳﺜﺔ واﻟﻤﻮاﺋﻤﺔ ﻟﻬﺬا اﻟﺘﻐﻴﺮ هﻮ اﺳﺘﻌﻤﻞ اﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﻴﺎ اﻟﺤﺪﻳﺜﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﻌﺘﻤﺪ ﻓﻲ أﺳﺎﺳﻬﺎ ﻋﻠﻰ إﻟﻜﺘﺮوﻧﻴﻚ اﻟﻘﺪرة FACTS ) اﻷﻧﻈﻤﺔ اﻟﻤﺮﻧﺔ ﻟﻠﻨﻘﻞ ﺑﺎﻟﺘﻴﺎر اﻟﻤﺘﻨﺎوب (. إن أﻧﻈﻤﺔ FACTS هﻲ وﺳﺎﺋﻞ ﺗﺤﻜﻢ ﺳﺮﻳﻌﺔ وﻣﺮﻧﺔ ﺑﺈﻣﻜﺎﻧﻬﺎ ﺗﺴﻬﻴﻞ اﻟﺘﺤﻜﻢ ﻓﻲ ﺟﺮﻳﺎن اﻟﻄﺎﻗﺔ، زﻳﺎدة اﺳﺘﻄﺎﻋﺔ ﻧﻘﻞ اﻟﻄﺎﻗﺔ، ﺗﺨﻔﻴﺾ ﺗﻜﺎﻟﻴﻒ اﻟﺘﻮﻟﻴﺪ و ﺗﺤﺴﻴﻦ ﺳﻼﻣﺔ واﺳﺘﻘﺮار اﻟﺸﺒﻜﺔ . ﺧﻼﻓﺎ ﻟﻤﺎ ﻋﺮﻓﻨﺎﻩ وﻣﺎ هﻮ ﻣﺼﻄﻠﺢ ﻋ ﻦ أﺟﻬﺰة اﻟﺘﻌﻮﻳﺾ اﻟﻜﻼﺳﻴﻜﻴﺔ و اﻷﺟﻬﺰة اﻟﺴ ﺎآﻨﺔ اﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻠﺔ ﻻﺳﺘﻘﺮار اﻟﺸﺒﻜﺎت اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ، اﻟﻬﺪف هﻮ ﺗﺤﻘﻴﻖ ﺗﺤﻜﻢ ﺳﺮﻳﻊ ﻓﻲ ا ﻟﻌﻮاﻣﻞ اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﻌﺘﺒﺮ ﻣﻔﺎﺗ ﻴﺢ ﻧﻈﺎم اﻟﻨﻘﻞ . ﺗﺘﻤﺜﻞ هﺬﻩ اﻟﻤﻔﺎﺗﻴﺢ ﻓﻲ اﻟﺠﻬﺪ، اﻟﻤﻤﺎﻧﻌﺔ و زاوﻳﺔ اﻟﻄﻮر . اﻟﺘﺤﻜﻢ ﺑﺴﺮﻋﺔ آﺒﻴﺮة ﻓﻲ واﺣﺪ أو اﺛﻨﻴﻦ ﻣﻦ هﺬﻩ اﻟﻌﻮاﻣﻞ ﻳﻤﻜﻦ أن ﻳﺘﺤﻘﻖ ﺑﺎﺳﺘﻌﻤﺎل اﻷﺟﻬﺰة FACTS . اﻟﺠﻬﺎزUPFC ) ﺟﻬﺎز اﻟﺘﺤﻜﻢ اﻟﻤﻮﺣﺪ ﻟﺠﺮﻳﺎن اﻟﻄﺎﻗﺔ ( ﻳﺠﻤﻊ إﻳﺠﺎﺑﻴﺎ ت اﻟﺘﺤﻜﻢ ﻓﻲ اﻟﺘﻌﻮﻳﺾ ﻋ ﻠﻰ اﻟﺘﺴﻠﺴﻞ اﻟ و ﺘﻔﺮع . ﻳﻌﺘﺒﺮ UPFC ّﺎل و اﻷآﺜﺮ ﻣﺮوﻧﺔ وهﺬا ﻹﻣﻜﺎﻧﻴﺔ ﺗﻌﺪﻳﻠﻪ ﺟﻬﺎز ﻓﻌ ﻓﻲ ﻧﻔﺲ اﻟﻮﻗﺖ أو ﻋﻠﻰ إﻧﻔﺮاد ﻟﻠﻌﻮاﻣﻞ اﻟﺘﻲ ﺗﻌﺘﺒﺮ ﻣﻔ ﺎﺗﻴ ﺢ اﻟﺸﺒﻜﺔ اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ . ﺑﺈﻣﻜﺎن اﻟﺠﻬﺎز UPFC أن ﻳﺰﻳﺪ ﻓﻲ إﺳﺘﻄﺎﻋﺔ اﻟﻨﻘﻞ، ﺗﻌﺰﻳﺰ اﺳﺘﻘﺮا ر اﻟﺸﺒﻜﺔ اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ وﺗﺤﺴﻴﻨﻬ ﺎ اﻗﺘﺼﺎدﻳﺎ . إن وﺿﻊ ﻣﺜﻞ هﺬا اﻟﺠﻬﺎز ﻳﻔﺮ ض ﻃﺮق ﺣﺪﻳﺜﺔ ﻟﺪراﺳﺔ و ﺗﺤﻠﻴﻞ اﻟﺸﺒﻜﺎت اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ . اﻟﻬﺪف اﻷﺳﺎﺳﻲ ﻣﻦ هﺬا اﻟﻌﻤﻞ هﻮ ﺗﻮﺿﻴﺢ إﻣﻜﺎﻧﻴﺔ ﺗﺤﺴﻴﻦ اﻻﺳﺘﻘﺮار اﻟﻌﺎﺑﺮ ﻟﺸﺒﻜﺔ آﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ وهﺬا ﺑﻤﺤﺎوﻟﺔ ﺗﻌﺰﻳﺰ ﻗﺪرﺗﻬﺎ ﻋﻠﻰ اﺳﺘﺮﺟﺎع اﻟﺘﻮاز ن ﺑﻌﺪ ﺣﺪوث اﺿﻄﺮاب . ﻳﺘﺼﻒ هﺬا اﻻ ّﻓﺮ ﻟﻠﺸﺒﻜﺔ ﻃﺎﻗﺘﻬﺎ اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ ﺳﺘﻘﺮار ﺑﺎﻟﻌﻤﻞ اﻟﻤﺘﺰاﻣﻦ ﻟﻜﻞ اﻟﻤﻮﻟﺪات اﻟﺘﻲ ﺗﻮ . ﺗﺤﻘﻴﻖ هﺬا اﻟﻬﺪف ﻳﻜﻮن ﺑﺎﺳﺘﻌﻤﺎل اﻷﺟﻬﺰة FACTS ﻣﺜﻞ ﺟﻬﺎز UPFC . ﻧﺠﺪ ﻓﻲ هﺬا اﻟﻤﺴﺘﻨﺪ ، ﺗﺤﻠﻴﻞ اﻻﺳﺘﻘﺮار اﻟﻌﺎﺑﺮ ﻟﺸﺒﻜﺔ آﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ ) WSCC ( ﺗﺤﺘﻮي ﻋﻠﻰ ﺗﺴﻌﺔ ﻗﻀﺒﺎن، ﻣﻜﻮﻧﺔ ﻣﻦ ﺛﻼﺛﺔ ﻗﻀﺒﺎن ﺗﻮﻟﻴﺪ، ﺛﻼﺛﺔ ﻗﻀﺒﺎن ﺣﻤﻞ وﺛﻼﺛﺔ ﻗﻀﺒﺎن رﺑﻂ . ّ إﺟﺮاء هﺬا ﺗﻢ اﻟﺘﺤﻠﻴﻞ ﺑﺘﻮاﺟﺪ اﻷﺟﻬﺰة UPFC . اﻟﻨﻤﻮذج اﻟﻤﻌﺘﻤﺪ ﻟﺘﻤﺜﻴﻞ ﺟﻬﺎزUPFC هﻮ ﻧﻤﻮذج ﺿﺦ اﻟﺘﻴﺎر ﺎدﺨﺑﺈﺗ . ﺾﺑﻌ اﻻﻋﺘﺒﺎرات اﻟﺘﺒﺴﻴﻄﻴﺔ، ﻟﻘﺪ اﺳﺘﻌﻤﻞ اﻟﻨﻤﻮذج اﻟﻤﺨﻔﺾ اﻟﻜﻼﺳﻴﻜﻲ ﻋﻨﺪ دراﺳﺔ اﻻﺳﺘﻘﺮار اﻟﻌﺎﺑﺮ و ّ ﺗﻢ اﻟﺤﺼﻮل ﻋﻠﻰ اﻟﺤﻠﻮ ل ﺑﻄﺮﻳﻘﺔ اﻟﻤﺤﺎآﺎة اﻟ ﺮﻗﻤﻴﺔ . ﺗﻢ ﺗﻄﺒﻴﻖ ﻃﺮﻳﻘﺔ روﻧﺞ- آﻮﺗﺎ ﻋﻨﺪ اﻟﺘﻜﺎﻣﻞ اﻟﺮﻗﻤﻲ ﻟﻬﺬﻩ اﻟﺪراﺳﺔ . اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ اﻟﻤﺘﺤﺼﻞ ﻋﻠﻴﻬﺎ ﻋﻠﻰ ﺷﻜﻞ CCT ) اﻟﺰﻣﻦ اﻟ ﺤ ﺮج ﻟﻌﺰل اﻟﻌﻄﻞ ّ ( ﺗﻢ ﻣﻘﺎرﻧﺘﻬﺎ ﻓﻲ اﻟﺤﺎﻻت اﻟﺘﺎﻟﻴﺔ : ﺑﺪون ﺟﻬﺎز UPFC، ﺑﺎﺳﺘﻌﻤﺎل ﺟﻬﺎز UPFC واﺣﺪ و ﺑﺎﺳﺘﻌﻤﺎل ﺟﻬﺎزﻳﻦ UPFC . ﺛﻢ ﻋﺰزت ﻧﺘﺎ ﺋﺞ اﻟﺒﺤﺚ ﺑﻤﻘﺎرﻧﺘﻬﺎ ﻣﻊ ﺑﻌﺾ اﻟﻤﺮاﺟﻊ [2] ، . [19] ABSTRACT Alternative current transmission systems are often considered as being inflexible. The power flow connot be controlled along a specific desired path. As a result, power systems suffer from parallel path and loops flows. Consequently, some transmission lines are more loaded than they were originally. For long transmission lines, the problem of transient stability after a major fault is frequently a power transmission limiting factor. One currently speaks with authority about liberalisation of the electric power market and his opening to competition. A new design of exploitation and planning is essential inevitably. Among the recent solution, adapted to such changes is the use of the new technology based on power electronics FACTS (flexible ac transmission system). FACTS systems are fast and flexible means of control, can facilitate power flow control, increase power transfer capability, reduce generation cost and improve the security and stability of power system. Beyond what we have known in terms of static var compensators and power system stabilizers, the objective is to achieve high speed control of key electric parameters of transmission systems including voltage, impedance, phase angle. The bright speed control of one or two of these parameters is possible by the use of FACTS devices. The UPFC is a FACTS device which combines at the same time the advantage controls of series and parallel compensation. It is an effective device and the most flexible, by its simultaneous or separate adjustment of the main power systems parameters. The UPFC is able to increase power system stability and to improve his economies. The implementation of such devises requires new power system methods of studies and analysis. The main objective of our work is to illustrate the possibility of improving the power system transient stability, by trying to enhance its aptitude to remain in equilibrium steady state after being subjected to a disturbance. This state characterized by synchronous operation of all generators which provides to the power system its electric power in the presence of FACTS devices such as the UPFC. This document deals with the analysis of power system transient stability on a WSCC test system, composed of nine-bus, tree generator bus, three load bus and three connection bus. This analysis was achieved in presences of UPFC devices. The injection current model was adopted for the representation of the UPFC. By taking account of some simplifying consideration, the traditional reduced model was used for the study of transient stability. The solutions were obtained by a digital simulation method. The numerical integration Rung-Kutta method was applied in this study. The results were obtained in term of the CCT (Critical Cleaning Time of fault) and were compared for the following cases: without UPFC, with only one UPFC and with two UPFC. Our results are validated by some references [2], [19]. ABSTRACT Les systèmes de transmission en courant alternatif sont considérés comme non- flexibles. L’écoulement de puissances ne peut pas être contrôlé le long de son chemin désiré. Les réseaux électriques souffrent des chemins parallèles et des boucles de puissance. Par conséquent, quelques lignes de transmission sont surchargées. Pour les longues lignes, le problème de la stabilité transitoire après un défaut majeur, est fréquemment un facteur de limitation. On parle actuellement avec instance sur la libéralisation du marché de l’énergie électrique et son ouverture à la concurrence. Une nouvelle conception de l’exploitation et de la planification s’impose inévitablement. Parmi les solutions récentes, adaptées à un tel changement, c’est l'utilisation de la nouvelle technologie à base d’électronique de puissance FACTS (Flexible AC Transmission system). Les systèmes FACTS sont des moyens de contrôle rapides et flexibles capables de faciliter l’écoulement de puissance, d’augmenter la capacité de transfert de l’énergie électrique, de réduire les coûts de génération et d’améliorer la sécurité et la stabilité du réseau. Contrairement, à ce que nous avons connu, en termes de compensateurs classiques et des stabilisateurs statiques du réseau électrique, le but est de réaliser un contrôle à grande vitesse des paramètres électriques clefs du système de transmission comprenant uploads/Ingenierie_Lourd/ daiboun-sahel-salah-sabry-magister.pdf