Evaluation de la stabilité de la tension au moyen d'indicateurs

Abstract

Les réseaux électriques sont sujets à diverses perturbations pouvant causer leurs dysfonctionnements et conduire à une dégradation de la qualité de service, à des coupures d’alimentation ainsi qu’à la détérioration des équipements. Parmi ces perturbations, il y a celles qui sont à l’origine d’une baisse de la tension provoquant parfois l’écroulement total du plan de tension caractérisé par une chute très rapides de cette dernière et conduisant à des situations « black-out ». Cette thèse poursuit un double objectif: le premier concerne l’analyse et l’évolution de la stabilité de tension permettant de connaître la robustesse du réseau; et le second consiste à trouver des indicateurs de stabilité qui permettent d’évaluer le degré de sécurité pour point de fonctionnement donné. A cet effet, nous avons organisé le travail conduit pour réaliser ce mémoire en quatre chapitres: Le premier chapitre rappelle brièvement les principales notions de base indispensables à toute étude de stabilité et de fonctionnement des réseaux électriques. Une description des différents modèles du système électrique de puissance, les notions de la stabilité, des définitions, les critères et les moyens de réglages de la tension est également donnée. Dans le deuxième chapitre, nous présentons une analyse fondamentale de la stabilité de la tension appliquée à un réseau simple (dipôle électrique), les caractéristiques et les résultats classiques, et nous définissons la limite de stabilité statique de la tension ou condition critique. La sensibilité de cette limite aux paramètres du réseau est ensuite déterminée par le biais d’une étude paramétrique faisant intervenir des solutions analytiques aux équations du système. Le troisième chapitre est consacré à la description de différents indicateurs de stabilité de tension permettant l’évaluation du risque de l’effondrement de celle-ci. Ces derniers sont tirés de la littérature. Comme ces indicateurs sont souvent déterminés à partir des écoulements de puissance à travers le réseau électrique en particulier de la matrice Jacobienne d’écoulement de puissance, un rappel sur cet aspect est donné au début de ce chapitre. Par la suite, une application de l’évaluation la stabilité de la tension sur des systèmes électriques multi machines réseaux IEEE de 5 nœuds et IEEE de 14 nœuds est réalisée, les résultats des différentes simulations y sont présentés et discutés. Le quatrième chapitre introduit les nouveaux indicateurs d’évaluation de la limite de transit, reposant sur les caractéristiques des lignes et les informations estimées à partir des écoulements de puissance aux points de raccordement de ces dernières. La performance et la fiabilité des ces nouveaux indicateurs sont examinées à partir des applications sur des réseaux IEEE de 5 nœuds et de IEEE de 14 nœuds, données à la fin de ce chapitre. Enfin, nous terminerons par une conclusion générale présentant les principaux résultats obtenus de notre travail.