Etude des FACTS (Flexible AC Transmission System)

205 Pages·2017·4.44 MB·French

by  Yvon Besanger

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THESE
présentée par
Yvon BESANGER
Agrégé de Génie Electrique,
ancien élève de l'ENS de CACHAN
pour obtenir le grade de DOCTEUR
de l'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE
(Afrêté ministériel du 30 Mars 1992)
(Spécialité: Génie Electrique)
Etude des FACTS (Flexible AC Transmission System) et de leur comportement
dans les réseaux de transport et d'interconnexion
Date de soutenance: 05 Juillet 1996
composition du Jury
Monsieur R. MORET Président
Monsieur J.J. SIMOND Rapporteur
Monsieur J .M. KAUFFMANN Rapporteur
Messieurs B. DE METZ-NOBLAT Examinateur
R. FEUILLET Examinateur
N. HADJSAID Examinateur
Thèse préparée au sein du Laboratoire d'Electrotechnique de Grenoble
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THESE
présentée par
Yvon BESANGER
Agrégé de Génie Electrique,
ancien élève de l'ENS de CACHAN
pour obtenir le grade de DOCTEUR
de l'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE
(Arrêté ministériel du 30 Mars 1992)
(Spécialité: Génie Electrique)
Etude des FACTS (Flexible AC Transmission System) et de leur comportement
dans les réseaux de transport et d'interconnexion
Date de soutenance: 05 Juillet 1996
composition du Jury
Monsieur R. MORET Président
Monsieur J.J. SIMOND Rapporteur
Monsieur J.M. KAUFFMANN Rapporteur
Messieurs B. DE METZ-NOBLAT Examinateur
R. FEUILLET Examinateur
N. HADJSAID Examinateur
Thèse préparée au sein du Laboratoire d'Electrotechnique de Grenoble

AVANT-PROPOS
Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué dans l'équipe Réseaux du
Laboratoire d'Electrotechnique de Grenoble (LEG).
Je tiens à remercier:
Monsieur Roger MORET, Professeur et Vice-Président de l'Institut National
Polytechnique de Grenoble pour avoir accepté de présider le jury de cette thèse.
Monsieur Jean-Marie KAUFFMANN, Professeur à l'IUT de Belfort,
Monsieur Jean-Jacques SIMOND, Professeur à l'Ecole Fédérale Polytechnique de
Lausanne,
Monsieur Benoit DE METZ-NOBLAT, Chef du Service Electrotechnique et
Réseaux de SCHNEIDER ELECTRIC,
pour leur présence dans le jury.
Monsieur René FEUILLET, Maître de Conférences à l'Ecole Nationale
Supérieures d'Ingénieurs en Electricité de Grenoble et Chef de l'équipe Réseaux du LEG,
pour m'avoir accueilli dans son équipe et pour m'avoir encadré tout au long de cette thèse.
Monsieur Nourredine HADJ-SAID, Maître de Conférences à l'Ecole Nationale
Supérieure d'Ingénieurs en Electricité de Grenoble, pour son extrème compétence et son
encadrement efficace et très humain. Je ne sais pas si j'arriverai un jour à le remercier
suffisamment pour tout ce qu'il a fait pour moi (et pas seulement pour la thèse).
Je l'espère.
En tout cas, c'est quelqu'un qui gagne a être connu ...
"C'est mon ami et c'est mon maître, c'est mon maître et c'est mon ami"
Monsieur Jean-Claude SABONNADIERE, Professeur à l'Ecole Nationale
Supérieure d'Ingénieurs en Electricité de Grenoble et Directeur du Laboratoire
d'Electrotechnique de Grenoble pour m'avoir accueilli dans son laboratoire.
T.S.V.P. =>
Je tiens aussi à remercier:
Jean-Christophe PASSELERGUE, pour toute l'aide qu'il m'a apporté (et ce n'est pas rien).
Je souhaite a tout le monde d'avoir des collègues et amis comme lui!
Patrice PETITCLAIR, mon pote Treets, pour les mêmes raisons que le précédent.
Sylvain MAGINIER, lui aussi m'a donné un sacré coup de main.
Je ne remercierai jamais assez les membres du personnel IATOS de l'école et/ou du
laboratoire (toutes tendances confondues) pour leur gentillesse et leur disponibilité
exemplaire.
Tous ceux qui de près ou de loin, ont contribué à ce travail.
Christine, ma chère et tendre (wouaouh !), qui m'a également donné un sérieux coup de
main pour ce rapport et pour tout ce qu'elle a fait, ce qu'elle fait, et ce qu'elle fera pour moi.
Tous ceux qui m'aiment et que j'aime (ma famille, entre autres) : pourvu xa dure!
P.S. :
Un gros coucouroucoucou à Orphée CUGAT, Patrice "Treets" PETITCLAIR (again !),
Stéphane "Doudou" RAEL, Laurence "Lolo" PUJOL. Ils savent pourquoi!
ET VIVENT LES TECKELS!!!
RESUME
Les systèmes F ACTS (Flexible AC Transmission System) sont pressentis pour l'amélioration des
performances des réseaux de transport et d'interconnexion. De nombreuses études ont été faites
récemment sur ces systèmes concernant l'augmentation de la vitesse de contrôle des paramètres des
lignes (tension, impédance et déphasage). Les compensations shunt et série utilisant des systèmes
d'électronique de puissance sont des concepts FACTS et permettent aux réseaux d'être plus flexibles.
La compensation shunt réalise de préférence le support de la tension alors que la compensation série
est employée pour réduire l'impédance des lignes et donc pour augmenter la capacité de transfert de
puissance ainsi qu'améliorer la répartition des transits de puissance dans le réseau, aussi bien que les
stabilités statiques et dynamiques. Plusieurs systèmes ont été présentés ces dernières années. Ce
rapport décrit une étude comparative concernant le comportement statique et dynamique de trois
systèmes FACTS dans les réseaux de transport: le SVC (Static Var Compensator), le STATCON
(STATic CONdenser) et le TCSC (Thyristors Controlled Series Compensator). Ce travail est axé sur
la stabilité de tension et les capacités de transfert de puissance et indu l'étude de l'action des LTC
(Load Tap Changers). Les effets des PSS (Power System Stabilizers) sont également analysés dans le
but de les comparer ultérieurement aux systèmes FACTS. Les résultats ont été obtenus à l'aide de
différents réseaux tests (réseau 14 noeus IEEE, réseau UHV français simplifié, réseau New-England
39 noeuds) et ont montré l'impact de chaque système F ACTS sur les réseaux de puissance.

ABSTRACT
Flexible AC Transmission Systems (FACTS) are expected to improve power system performance.
Much attention has been focused recently on these devices to improve the speed control of line
parameters (voltage, impedance and phase angle). Shunt and series compensation using power
electronics devices are F ACTS concepts and allows power systems to upgrade and to be more flexible.
Shunt compensation makes preferably voltage support rather than series compensation which is
employed to reduce the line impedance and thus, to increase the power transfer capability and to
improve the distribution of power transfers in the network, as well as dynamic and static stability.
Several devices have been presented last years. This report describes a comparison study between
three F ACTS systems for static and dynamic behaviour in URV transmission Hnes : a Static Var
Compensator (SVC), a STATic CONdenser (STATCON) and a Thyristor Controlled Series
Compensator (TCSC). This work focuses on voltage stability and power transmission capability and
includes Load Tap Changers (LTC) action. The effects of Power Systems Stabilisers (PSS) on
damping power oscillations have also been studied in order to compare later with F ACTS action.
Results that have been obtained on different test systems (IEEE 14 bus system, French-simplified
URV network, 30 bus New England network) have shown the impact of each device on power
systems.