D-FACTS» et Contrôle Des Tensions Dans Un Réseau de

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d'Oran Mohamed Boudiaf
Faculté de Génie Electrique
Département d'Electrotechnique
THESE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE DOCTORAT ES-SCIENCE
Spécialité : Electrotechnique
Option : Réseaux Electriques
Présentée par :
Larbi BOUMEDIENE
Intitulé de la thèse :
Placement Des Dispositifs «D-FACTS» et
Contrôle Des Tensions Dans Un Réseau de
Distribution
Soutenu le, 04 -01 - 2010, devant le jury composé de :
Mr. Chaker Abdelkader
Professeur (E.N.S.E.T. ORAN)
Président
Mr. Khiat Mounir
Maître de conférences (E.N.S.E.T. ORAN)
Rapporteur
Mr. Rahli Mustafa
Professeur (U.S.T.O. ORAN)
Co-rapporteur
Mr. Allali Ahmed
Maître de conférences (U.S.T.O. ORAN)
Examinateur
Mr. Zidi Sid-Ahmed
Maître de conférences (Univ - S.B.A)
Examinateur
Mme. Benzergua Fadéla
Maître de conférences (U.S.T.O. ORAN)
Examinateur

Remerciement
Je tiens particulièrement à remercier Monsieur KHIAT Mounir, maître de conférences à
l’E.N.S.E.T. d’Oran, promoteur de cette thèse de doctorat et dont les idées, les conseils, les
critiques, mais aussi les encouragements, m’ont été une aide précieuse. Il a fait beaucoup plus
de son devoir comme directeur de thèse et c’est pourquoi il a ma reconnaissance la plus
profonde.
Je remercie très vivement Monsieur RAHLI Mustapha, professeur à l’université des
sciences et de la technologie d’Oran pour sa gentillesse, sa disponibilité exemplaire et sa
rigueur scientifique.
Je remercie également Monsieur CHAKER Abdelkader, professeur à l’E.N.S.E.T. d’Oran,
qui m’a fait l’honneur de présider mon jury de thèse.
Pour leur participation à l’évaluation scientifique de ces travaux, je tiens également à
remercier Messieurs, ALLALI Ahmed, Maître de conférences à l’université des sciences et
de la technologie d’Oran, BENZERGA Fadéla Maître de conférences à l’université des
sciences et de la technologie d’Oran, ZIDI Sid-Ahmed, maître de conférences à l’université
de Sidi Bel Abbess, et en tant que membres dans le jury. Je les remercie aussi pour l’intérêt
qu’ils ont porté à ce travail en acceptant de le juger.
Je tiens à exprimer ma gratitude à tous mes collègues de l’université de Saida et en particulier
messieurs HARTANI Kada, SEKOUR Mohamed, YAHIAOUI Merzoug, BOUAZZA
Boubaker, BOUHMIDI Rachid, MILOUDI Abdellah, MILOUD Yahia et BENHAMIDA
Mohamed pour leurs rationnelles discussions, leurs conseils et leurs remarques tout au long
de ce travail.
Enfin, je remercie ma famille et en particulier mes parents et ma femme qui m’a offert toutes
les conditions nécessaires afin que je puisse devenir ce que je suis.

Table des matières
Liste des symboles __________________________________________________________ 1
Liste des figures ____________________________________________________________ 3
Liste des tableaux ___________________________________________________________ 4
Introduction générale _________________________________________________________ 5
Chapitre 1 : Qualité de l’Energie Electrique dans les Réseaux de Distribution
1.1 Introduction _____________________________________________________________ 8
1.2 Caractéristiques des perturbations électriques _________________________________ 10
1.3 Creux et coupure brèves de tension _________________________________________ 11
1.3.1 Définition ___________________________________________________ 11
1.3.2 Origine des creux de tension et coupure brève de tension _____________ 11
1.3.3 Conséquences des creux de tension _______________________________ 11
1.4 Fluctuation rapides de tension et flicker ______________________________________ 12
1.4.1 Définition et origine __________________________________________ 12
1.4.2 Conséquences de fluctuation rapides de tension et flicker _____________ 12
1.5 Perturbations harmoniques en tension et en courant _____________________________ 12
1.5.1 Origine des harmoniques _______________________________________ 12
1.5.2 Conséquences des harmoniques _________________________________ 13
1.5.3 Mesure de taux de distorsion harmonique __________________________ 13
1.6 Les remèdes contre la pollution pour améliorer la qualité de l’énergie ______________ 16
1.6.1 Les remèdes classiques ________________________________________ 16
1.6.1.1 Rechercher une puissance de court circuit le plus élevée
possible (impédance de source faible) _____________________ 16
1.6.1.2 Connecter les charges polluantes le plus en amont possible
du réseau ___________________________________________ 16
1.6.1.3 Utiliser des filtres passifs accordés sur la fréquence due où
des harmoniques à atténuer ______________________________ 17
1.6.2 Les remèdes récents ___________________________________________ 18
1.7 Conclusion _____________________________________________________________ 18

Chapitre 2 : Les dispositifs FACTS et D-FACTS
2.1 Introduction ____________________________________________________________ 20
2.2 Les dispositifs FACTS ___________________________________________________ 20
2.2.1 Introduction _________________________________________________ 20
2.2.2 Dispositifs parallèles __________________________________________ 21
2.2.2.1 Dispositifs parallèles à base de thyristor _____________________ 22
1-Réactances Commandées par Thyristor TCR _______________ 22
2- Condensateurs Commandés par Thyristors TSC _____________ 22
3- SVC (Static Var compensator) ___________________________ 22
4- TCBR (Thyristor Control Breaking Resistor) ________________ 24
2.2.2.2 Dispositifs parallèles à base de GTO thyristors _______________ 25
2.2.2.3 Les avantages des compensateurs parallèles ________________ 28
2.2.3 Dispositifs séries _____________________________________________ 28
2.2.3.1 Dispositifs séries à base de thyristors _______________________ 28
1- Capacitance série commandée par thyristors TCSC __________ 28
2- TSSC (Thyristor Switched Series Capacitor) ________________ 30
3- TCSR (Thyristor controlled Series Reactor) _________________ 30
4- TSSR (Thyristor Switched Series Reactor) __________________ 31
2.2.3.2 Dispositifs séries à base de GTO thyristors __________________ 31
1-SSSC (Static Synchronous Series Compensator) ______________ 31
2.2.4 Dispositifs FACTS combinés série-parallèle _______________________ 32
2.2.4.1 Dispositifs hybrides à base de thyristors _____________________ 32
1- TCPAR (Thyristor Controlled Phase Angle Regulator) ________ 32
2.2.4.2 Dispositifs hybrides à base de GTO thyristors ________________ 33
1- IPFC (Interline Power Flow Controller) ___________________ 33
2.2 UPFC (Unified Power Factor Controlled) ____________________________________ 34
2.3 Les Systèmes D-FACTS _________________________________________________ 35
2.3.1 Introduction _________________________________________________ 35
1. D-STATCOM ______________________________________ 36
2. DVR (Dynamic Voltage Restorer) _______________________ 36
3. UPQC (Unified Power Quality Conditioner) _______________ 36
2.4 Conclusion _____________________________________________________________ 36

Chapitre 3 : Modélisation des éléments des réseaux électrique
3.1 Introduction ____________________________________________________________ 38
3.2 Modélisation des transformateurs ___________________________________________ 38
3.2.1 Expression des courants
k
I
et
m
I
________________________________ 39
3.2.2 Calcul des paramètres complexes
A
,
B
et
C
________________________ 40
3.3 Modélisation des lignes ___________________________________________________ 41
3.4 Modélisation des nœuds de production et des nœuds de consommation _____________ 42
3.5 Modélisation des FACTS _________________________________________________ 44
3.5.1 Le modèle d’injection ________________________________________ 44
3.5.2 Le modèle de la susceptance totale _____________________________ 44
3.5.3 Le modèle de l’angle d’amorçage ______________________________ 46
3.6 Modélisation des D-FACTS _______________________________________________ 46
3.6.1 Modélisation du D-STATCOM _________________________________ 46
3.6.2 Modélisation du TCR ________________________________________ 47
3.6.3 Modélisation du compensateur statique de distribution D-SVC ________ 51
3.7 Conclusion _____________________________________________________________ 54
Chapitre 4 : Répartition des charges avec harmoniques dans un réseau d’énergie
électrique de distribution
4.1 Introduction ____________________________________________________________ 56
4.2 Représentation des réseaux de distribution ____________________________________ 57
4.3 Le problème de la répartition des charges _____________________________________ 58
4.3.1 Formulation du problème de la répartition des charges _______________ 58
4.5 Caractéristiques des réseaux de transport _____________________________________ 60
4.6 Caractéristiques des réseaux de distribution ___________________________________ 61
4.7 Algorithmes de résolution de la répartition des charges __________________________ 62
4.7.1 Algorithme de Newton-Raphson ________________________________ 62
4.7.2 Algorithme de Newton Raphson modifié pour la répartition des charges
avec harmoniques ____________________________________________ 64
4.7.2.1 Reformulation de la méthode de Newton-Raphson en introduisant les
harmoniques _______________________________________________ 66
4.8 Conclusion _____________________________________________________________ 70