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Modélisation à l'aide du logiciel EMTP-RV du compensateur série variable commandé par thyristors

Hamel, Jean-Philippe (2007). Modélisation à l'aide du logiciel EMTP-RV du compensateur série variable commandé par thyristors. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La compensation des réseaux électriques est de plus en plus présente due à une consommation énergétique grandissante des grands centres. Plusieurs méthodes permettant la compensation existent. Entre autre, l'ajout de condensateurs en série est l'une des méthodes les plus simples utilisées. Par contre, l'ajout de condensateurs en série peut causer problème. Dans certains événements relatés dans la littérature, il est arrivé que le réseau électrique échange de la puissance avec l'arbre, à des fréquences inférieures à la fréquence synchrone,jusqu'au bris de ce dernier, phénomène connu sous le nom de résonance sous-synchrone. C'est pourquoi, des solutions alternatives ont du être proposées afin d'obtenir un même niveau de compensation sans pour autant causer de résonance sous-synchrone. Le compensateur série variable commandé par thyristors (CSVCT) est l'un de ces moyens, il permet de compenser un réseau tout en atténuant la résonance sous-synchrone.

La chaire TransÉnergie ne possède actuellement pas de modèle permettant la simulation de ce type de compensateur avec EMTP-RV. C'est pourquoi un module permettant la simulation du compensateur a été développé. Le module peut être ajouté très simplement à un réseau déjà existant sans trop de difficulté. Également, les paramètres du module peuvent être modifiés très rapidement. D'autre part, contrairement à un modèle développé précédemment, lors du calcul de l'impédance, il ne tient compte que de la composante fondamentale. Enfin, la fréquence est calculée à tout moment par un module de synchronisation et prise en compte lors du calcul de l'impédance. Le travail se divise comme suit. La première partie consiste à valider le comportement du compensateur. Dans un premier temps, pour vérifier la validité des différentes composantes, une validation individuelle des composantes est faite. Les différents modules sont comparés avec les modèles déjà existants dans SimPowerSystems (SPS). Par la suite, afin de s'assurer de la validité du modèle développé, deux comparaisons sont faites. La première comparaison consiste à reproduire le même modèle à l'aide d'un logiciel différent, dans ce cas ci SPS.

Afin de comparer les réponses, plusieurs variations sont appliquées au système; défauts monophasé et triphasé ainsi qu'une variation de l'impédance. La seconde comparaison consiste à utiliser un modèle de compensateur CSVCT déjà existant dans la librairie SPS et valider le comportement en régime permanent. Le régime transitoire sera quelque peu différent puisque la commande implantée est différente. Les tests appliqués sont sensiblement les mêmes que ceux réalisés précédemment. Une fois le fonctionnement du compensateur vérifié, il est possible d'utiliser le compensateur afin de compenser un système présentant une résonance sous-synchrone. Dans le cadre de ce projet, le second banc d'essai est utilisé à la différence que la compensation est faite avec un CSVCT en série avec un condensateur. Les courbes obtenues avec le CSVCT, et précédemment le condensateur, sont
comparées et les résultats permettent de conclure que le CSVCT atténue la résonance.

Titre traduit

Thyristor-controlled series capacitor (TCSC) modelisation a with EMTP-RV

Résumé anglais

Electrical network compensation is increasing constantly due to energy demand constant growth. Many methods exist to compensate power networks. One of these methods, which is a very simple one, consists in using a series capacitor. However, using series capacitor can cause some problems. Literature treats about many events during which there has been a power exchange between the electrical network and the mechanical shaft until it broke, phenomena known as subsynchronous resonance (SSR). This is the reason why many researchers had to propose new solutions to obtain the same compensation level without SSR. The thyristor-controlled series capacitor (TCSC) is one such a solution. It can compensate electrical networks and at the same time SSR effects can be mitigated.

The TransÉnergie chair doesn't have a TCSC compensator simulation model. That's the main reason why a simulation tool has been developed. TCSC simulation tool can be added very simply in an existing electrical network without any difficulty. In addition, TCSC parameters can be modified in a very simple manner. Impedance calculation is improved by taking in account only fundamental components of current and voltage without any filters. Moreover impedance calculation takes into account the current and voltage frequencies obtained from the Phase Locked Loop (PLL).

This document is divided as follows. The first part contains the TCSC validation. To ensure that everything works well, each component is validated individually. For some components, the results are compared with SPS models which already exist, for other components the validation is done by calculation. After each component validation an overall validation is performed. It is divided in two parts. The first part consists in developing the same model but in a different simulation tool, in this case SPS. Many tests are performed: one-phase fault, three-phase fault and finally reference variations. Current, voltage and impedance curves obtained from each simulation software, are compared. The second test compares results with an already existing TCSC simulation tool in SPS FACTS demonstrations. This part validates only the steady state part because the control system is different and the transient response is also different. The tests performed on the system still the same as for the first part. As the
TCSC behavior is validated, the final part presents an application of the TCSC on a system containing SSR characteristic, the second benchmark (SBM). The results confirmed the SSR mitigation with a TCSC.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique."Bibliogr. : f. [148]-150.
Mots-clés libres: Réseaux électriques (Énergie) Commande par thyristor. Résonance hyposynchrone. compensateur, emtp-rv, logiciel, modelisation, serie, validation, variable
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Dessaint, Louis-A.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 02 août 2010 18:28
Dernière modification: 30 nov. 2016 20:40
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/249

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