Mémoire de MAGISTER - Université Ferhat Abbas

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE FERHAT ABBAS — SETIF
UFAS (ALGERIE)
Faculté de Technologie
Mémoire de Magister
Présenté au département d’Electrotechnique
Pour obtenir le diplôme
De Magister En Electrotechnique
Option :
Réseaux électriques
Par :
M. TOUAFEK Mohamed Yaakoub
Thème
Amélioration de la stabilité transitoire des réseaux électriques
par un contrôle neuro-flou des systèmes FACTS
Soutenu le 11 Janvier 2012 devant la commission d’examen composée de :
M. BOUKTIR Tarek
Professeur
Université Ferhat Abbas de Sétif
Président
M. GHERBI Ahmed
MC « A »
Université Ferhat Abbas de Sétif
Encadreur
M. RAHMANI Lazhar
Professeur
Université Ferhat Abbas de Sétif
Examinateur
M. RADJEAI Hammoud
MC « A »
Université Ferhat Abbas de Sétif
Examinateur

Dédicaces
A mes chers parents
A mes chers frères, à ma sœur,
A ma famille et à tous mes amis.

Remerciements
Je tiens à remercier en tout premier lieu Dr. Ahmed GHERBI, Directeur de ce mémoire. Pour
m’avoir proposé ce sujet de magister et de m’avoir aidé par ses idées et ses conseils durant toutes les
étapes de réalisation de ce travail
Je remercie également tous les membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à mon travail :
 Pr. BOUKTIR Tarek : président du jury et président du comité scientifique. Je le remercie
vivement pour m’honorer de sa présence ainsi que pour son soutien et ses encouragements durant la
préparation de ce travail.
 Pr. RAHMANI Lazhar le doyen de la faculté de Technologie. Par cette occasion je tiens à le
remercier pour avoir jugé mon travail, ainsi que pour tous ses efforts pour le bon avancement des
travaux de recherche dans la faculté.
 Dr. RADJEAI Hammoud le chef de département d’électrotechnique, je le remercie également
d’être membre du jury et je le remercie aussi pour les efforts donnés durant mes années d’études dans
l’université.
J’exprime aussi ma gratitude à mes collègues de l’université pour leur soutien et leur aide surtout
les membres de l’équipe de recherche dirigé par mon encadreur pour l’esprit d’équipe qu’ils ont et qui
m’ont permis d’échanger des idées dans le même axe de recherche. Je remercie spécialement ma
collègue B. Nacira pour son aide inédite sur la mise en forme et la rédaction du mémoire.
Je ne peux pas oublier mes enseignants pour leurs efforts durant toutes mes années d’étude à
l’université et pour leurs soutiens durant la réalisation de ce mémoire.
Enfin, je remercie toute personne de près ou de loin qui a participé pour rendre ce travail
réalisable et présentable.
.
Sétif, le 11/01/2012
TOUAFEK Mohamed Yaakoub

SOMMAIRE
Sommaire
INTRODUCTION GENERALE .................................................................................. I
Chapitre 01 ......................................................................................................................... 3
STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUES ......................................................... 3
1.1. Introduction ................................................................................................................................................................. 3
1.2. Moyens de compensation de l’énergie réactive .......................................................................................... 3
1.2.1. Dispositifs conventionnels de compensation ................................................................................................ 4
1.3. Définition de la stabilité des réseaux électriques ...................................................................................... 5
1.3.1. Classification de la stabilité des réseaux électriques ................................................................................. 5
1.3.2. Stabilité d’angle rotorique ...................................................................................................................................... 6
1.3.3. Stabilité de tension ..................................................................................................................................................... 8
1.3.4. Stabilité de fréquence. ........................................................................................................................................... 10
1.4. Méthodes d’analyse de la stabilité transitoire .......................................................................................... 10
1.5. Méthodes d'évaluation de la stabilité transitoire ................................................................................... 11
1.5.1. Approche conventionnelle temporelle (indirecte) .................................................................................. 11
1.5.2. Approche directe ...................................................................................................................................................... 12
1.6. Critère des aires égales ........................................................................................................................................ 12
1.7. Amélioration de la stabilité ............................................................................................................................... 14
1.7.1. Amélioration de la stabilité par les PSS ......................................................................................................... 14
1.7.2. Amélioration de la stabilité par les FACTS .................................................................................................. 15
1.8. Conclusion .................................................................................................................................................................. 15
Chapitre 02 ....................................................................................................................... 16
SYSTEMES FACTS.............................................................................................16
2.1. Introduction .............................................................................................................................................................. 16
2.2. Compensateur statiques shunt ........................................................................................................................ 16
2.2.1. SVC .................................................................................................................................................................................. 16
2.2.2. STATCOM ..................................................................................................................................................................... 20
2.2.3. Comparaison entre le SVC et le STATCOM ................................................................................................... 22
2.3. Compensateur statiques série .......................................................................................................................... 23
2.3.1. TSSC (capacité série commutée par thyristor) .......................................................................................... 23
2.3.2. TCSC (capacité série contrôlée par thyristor) ............................................................................................ 25
2.3.3. SSSC (compensateur statique synchrone série)........................................................................................ 28
2.3.4. Comparaison entre les différents types de FACTS séries ..................................................................... 30
2.4. Compensateur statiques hybrides. ................................................................................................................ 30

SOMMAIRE
2.4.1. UPFC (contrôleur de puissance unifié) .......................................................................................................... 30
2.4.2. IPFC (contrôleur de puissance interlignes) ................................................................................................. 32
2.5. Conclusion .................................................................................................................................................................. 33
Chapitre 03 ....................................................................................................................... 35
APPROCHE NEURO-FLOUE................................................................................35
3.1. Introduction .............................................................................................................................................................. 35
3.2. Réseaux de neurones ............................................................................................................................................ 35
3.2.1. Neurone formel ......................................................................................................................................................... 35
3.2.2. Réseaux non bouclés .............................................................................................................................................. 36
3.2.3. Réseaux bouclés ........................................................................................................................................................ 38
3.2.4. Apprentissage dans les réseaux de neurones............................................................................................. 39
3.2.5. Identification par réseaux de neurones ........................................................................................................ 40
3.3. Commande par les réseaux de neurones .................................................................................................... 41
3.3.1. Réplique d’un régulateur ...................................................................................................................................... 41
3.3.2. Identification du modèle inverse...................................................................................................................... 43
3.4. Systèmes flous .......................................................................................................................................................... 43
3.4.1. Ensembles flous ........................................................................................................................................................ 43
3.4.2. Variables linguistiques .......................................................................................................................................... 45
3.4.3. Règles et operateurs flous ................................................................................................................................... 46
3.4.4. Structure interne d’un contrôleur flou .......................................................................................................... 47
3.5. Systèmes neuro-flous ........................................................................................................................................... 51
3.5.1. Configuration neurone-flou hybride............................................................................................................... 51
3.6. Conclusion .................................................................................................................................................................. 53
Chapitre 04 ....................................................................................................................... 54
APPLICATION DU CONTROLE NEURO-FLOU AUX SYSTEMES
FACTS .................................................................................................................54
4.1. Introduction .............................................................................................................................................................. 54
4.2. Aperçu sur la commande des systèmes FACTS ........................................................................................ 54
4.3. Procédure de simulation ..................................................................................................................................... 55
4.3.1. Dynamique de la machine synchrone ............................................................................................................ 55
4.4. Conception et calcul du contrôleur neuro-flou ........................................................................................ 56
4.4.1. Emplacement du contrôleur NF ........................................................................................................................ 56
4.4.2. Structure du NFC ...................................................................................................................................................... 58
4.4.3. Calcul du contrôleur neurone flou ................................................................................................................... 58
4.5. Simulation avec le NFC ........................................................................................................................................ 62