Amélioration de la stabilité d'un réseau électrique au moyen d'une bobine supraconductrice

Improvement of the power system stability by a superconducting coil

• Auteur / Autrice : Mohamed Moudjahed
• Direction : Jean-Marie Kauffmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Franche-comté. UFR des Sciences, Techniques et Gestion de l'Industrie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circuits électriques

Réseaux électriques (circuits) -- Analyse

Résumé

L'utilisation d'un réseau électrique au plus près de ses limites peut entraîner son instabilité en cas de perturbation. L'amortissement du système peut être obtenu par des moyens classiques de régulation de tension et de vitesse mais aussi par un SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage). Celui-ci fait partie des dispositifs FACTS (Flexible AC Transmission Systems) de plus en plus utilisés dans les réseaux électriques. Il est constitué d'une bobine supraconductrice associée à un convertisseur GTO de grande puissance. Il amortit les oscillations du réseau en échangeant avec ce dernier, par absorption ou fourniture selon les besoins du réseau, de la puissance active et/ou de la puissance réactive. Dans cette thèse, le réseau test retenu est un réseau de 3 machines et 9 nœuds. L'étude a montré qu'il est naturellement instable. L'influence de la régulation classique et celle du SMS sur le comportement du réseau soumis aux contraintes les plus sévères ont été examinées. L'action prépondérante du SMES sur celle de la régulation classique a été établie. Le choix d'utiliser le SMES comme régulateur de vitesse ou comme compensateur est fonction des problèmes spécifiques du réseau. La position optimale su SMES est généralement proche des machines à risques. Dans ce cas, la fonction prédominante du SMES est celle liée à sa régulation de puissance. Dans le cas où aucune machine particulière n'a d'influence prédominante sur la stabilité du réseau, le SMES est connecté à un nœud voisin des points faibles du réseau. Il fonctionne alors comme compensateur statique et participe au réglage de la stabilité en tension.

The use of a power network near its operating limits can provoque its instability when a disturbance occurs. The damping of the system's oscillations can be obtained by the classical means such as automaticvoltage regulator and governor action but also by a SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage) which is one of the FACTS (Flexible AC Transmission Systems) devices. These are used more and more in the power systems. The SMES is composed of a superconducting coil and a GTO power converter. It damps the system's oscillations by exchanging the power with the system. Active power and/or reactive power can be consumed or supplied by the SMES according to the system requirement. In this thesis, a 3 machines - 9 nodes network is simulated. The study has showed that the system is instable without regulation. The impacts of the classical regulation and the SMS on the network's behaviour when the system is subject to strong constraints are studied. The impact of the SMS on the system stability is better than the action of the classical regulation. To use the SMES as speed regulator or as compensator depends on the specific problems of the system. The optimal location of the SMES is generally near the machines at risk. In this case, the dominant function of the SMES is its speed regulation. If there is no particular machine which has a dominant impact on the system stability, the SMES is connected to the node near the weak point of the network. In this case, it is used as compensator and it contributes to maintain the voltage stability.