Analyse et Protection des réseaux électriques

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 Electriques
Par :
Mm. BENDECHECHE Nora
Thème
Influence combinée des UPFC et des PSS sur la stabilité transitoire des
réseaux électriques
Soutenu le …………………. devant la commission d’examen composée de :
M. RAHMANI Lazhar
Professeur
Université Ferhat Abbas de Sétif
Président
M. GHERBI Ahmed
MC « A »
Université Ferhat Abbas de Sétif
Encadreur
M. RADJEAI Hammoud
MC « A »
Université Ferhat Abbas de Sétif
Examinateur
M. BOUKTIR Tarek
Professeur
Université Ferhat Abbas de Sétif
Examinateur

Dédicaces
 A la mémoire de mon père
 Que Dieu le garde dans son vaste paradis;
 A ma maman
 Pour l’amour et l’affection qu’elle m’a donnés ;
 Pour ses conseils fructueux;
 Faible reconnaissance de notre indéfectible attachement et notre haute considération.
 A mon bébé "Mondhir";
 A mon mari;
 A nos frères et sœurs
 Pour leurs soutiens ;
 Pour leurs encouragements ;
 Pour leurs aides
 je vous aime très fort.
 A mes amis et camarades de promotion
 Pour tous les merveilleux moments passés ensemble.
 A tous nos autres
 Pour leur estime
 A tous ceux qui m’ont aidé à l’élaboration de ce mémoire.
 Grand Merci… Grand Merci.

Remerciements
Je tiens à remercier en tout premier lieu Dr. Ahmed GHERBI, Directeur de ce mémoire. Je lui
exprime toute ma gratitude pour son expérience, son soutien inconditionnel et ses qualités humaines,
son encadrement qui m’a offert la possibilité de réaliser ce travail et qui m’a permis d’élargir mon
spectre de connaissances scientifiques.
Je remercie également tous les membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à mon travail :
 Pr. Lazhar RAHMANI, pour m’avoir fait l’honneur de présider le jury de ce mémoire.
 Pr. Tarek BOUKTIR pour avoir accepté d’être examinateur de ce travail et enrichir le débat avec
ses remarques très pertinentes.
 Dr. Hammoud RADJEAI pour avoir accepté sa participation au jury de ce mémoire.
Merci aussi à mes enseignants et à mes collègues de l’université qui m’ont accompagné dans mon
parcours. Finalement, mes remerciements vont aussi à l’ensemble de mes collègues et mes amis pour
leurs soutiens et leurs encouragements tout au long de mon cursus.
Sétif, le 23/06/2011
N. BENDECHECHE
.

SOMMAIRE
iv
SOMMAIRE
INTRODUCTION GENERALE .............................................................. XIII
Chapitre 01 ...................................................................................................... 1
STABILITE TRANSITOIRE : ETAT DE L’ART ......................................... 1
1.1. Introduction .......................................................................................................................................... 1
1.2. Concepts de base de la stabilité .......................................................................................................... 1
1.2.1. Stabilité d'un système .......................................................................................................................... 1
1.2.1.1. Définitions mathématiques .................................................................................................... 2
1.2.2. Stabilité d'un système d'énergie électrique ....................................................................................... 3
1.2.3. Phénomènes dynamiques dans les systèmes électriques ............................................................... 3
1.2.4. Différents types de stabilité d'un système électrique ..................................................................... 4
1.2.4.1. Stabilité de tension ................................................................................................................... 4
1.2.4.2. Stabilité de la fréquence .......................................................................................................... 6
1.2.4.3. Stabilité de l’angle de transport .............................................................................................. 6
1.2.5. Méthodes d'évaluation de la stabilité transitoire ............................................................................. 8
1.2.5.1. Méthodes indirectes d’intégration numérique ..................................................................... 8
1.2.5.2. Méthodes directes énergétiques ............................................................................................. 9
1.2.5.3. Méthodes basées sur la reconnaissance de forme ............................................................. 13
1.2.5.4. Méthodes non linéaires adaptatives .................................................................................... 13
1.2.5.5. Méthodes hybrides ................................................................................................................. 14
1.2.6. Amélioration de la stabilité transitoire ........................................................................................... 14
1.2.6.1. Amélioration par les moyens classiques ............................................................................. 14
1.2.6.2. Amélioration par les moyens moderne ............................................................................... 14
1.2.7. Méthodes Analytiques d’amélioration de la stabilité transitoire avec PSS ............................... 16
1.2.7.1. Méthodes directes énergétiques ........................................................................................... 16
1.2.7.2. Méthode adaptatives .............................................................................................................. 17
1.2.7.3. Méthode hybride .................................................................................................................... 20
1.2.8. Méthodes analytiques d’amélioration de la stabilité transitoire avec UPFC ............................ 21
1.2.8.1. Méthodes directes énergétiques ........................................................................................... 21
1.2.8.2. Méthode de variable d'état .................................................................................................... 23
1.2.8.3. Méthodes adaptatives ............................................................................................................ 24
1.2.8.4. Méthode dynamique de phase ............................................................................................. 26
1.2.8.5. Méthode d'injection courant ................................................................................................ 27

SOMMAIRE
v
1.2.8.6. Méthode d'injection de puissance fictif .............................................................................. 28
1.2.9. Méthodes d’amélioration de la stabilité transitoire avec PSS et UPFC..................................... 29
1.2.9.1. Méthodes directes énergétiques ........................................................................................... 29
1.2.9.2. Méthode utilisant le modèle Phillips-Heffron ................................................................... 30
1.3. Conclusion ........................................................................................................................................... 33
Chapitre 02 .................................................................................................... 34
SYSTEMES FACTS DANS LES RESEAUX ELECTRIQUE ....................... 34
2.1. Introduction ........................................................................................................................................ 34
2.2. Exploitation d'un réseau électrique ................................................................................................. 34
2.3. Compensation Traditionnelle ........................................................................................................... 35
2.3.1. Compensation shunt ......................................................................................................................... 35
2.3.2. Compensation série ........................................................................................................................... 37
2.4. Dispositifs FACTS ............................................................................................................................. 39
2.4.1. Compensateurs parallèles ................................................................................................................. 40
2.4.1.1. Compensateur parallèles à base de thyristors .................................................................... 40
2.4.1.2. Compensateurs parallèles à base de GTO thyristors ....................................................... 42
2.4.2. Compensateur séries ......................................................................................................................... 44
2.4.2.1. Compensateur séries à base de thyristors ........................................................................... 45
2.4.2.2. Compensateurs séries à base de GTO thyristors .............................................................. 47
2.4.3. Compensateurs hybrides série – parallèle ...................................................................................... 48
2.4.3.1. Compensateurs hybrides à base de thyristors .................................................................... 48
2.4.3.2. Compensateurs hybrides à base de GTO thyristors......................................................... 50
2.5. Synthèse ............................................................................................................................................... 52
2.6. Conclusion ........................................................................................................................................... 52
Chapitre 03 .................................................................................................... 53
MODELISATION ET COMMANDE D’UN UPFC ................................. 53
3.1. Introduction ........................................................................................................................................ 53
3.2. Structure de base et principe de fonctionnement d'UPFC ......................................................... 53
3.2.1. Structure de base d'un UPFC .......................................................................................................... 53
3.2.2. Principe de fonctionnement d’un UPFC ....................................................................................... 54
3.3. Modélisation de l’UPFC .................................................................................................................... 55