Modélisation, analyse et commande des grands systèmes électriques interconnectés

par Badis Mallem

Thèse de doctorat en Électronique Électrotechnique Automatique

Sous la direction de Henri Bourlès et de Bogdan Marinescu.

Soutenue le 15-11-2010

à Cachan, Ecole normale supérieure , dans le cadre de École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne) , en partenariat avec Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (laboratoire) .

Le président du jury était Hisham Abou-Kandil.

Le jury était composé de L. r. Rouco, Sébastien Henry.

Les rapporteurs étaient Jean-Luc Thomas, Didier Georges.

mots clés

• Réduction des modèles dynamiques
• Réalisation équilibrée
• Commandabilité/observabilité
• Cohérence, synchronie standard et synchronie par rapport à une forontière
• Réglage des paramètres des PSS (power system stabilizer)
• Coordination
• Robustesse
• Optimisation/identification fréquentielle
• Commande automatique
• Commande robuste
• Régulateurs (machines)

Résumé

Cette thèse porte sur la modélisation, la réduction et la commande des grands systèmes électriques.En terme de modélisation et de réduction, l’objectif principal est de développer une méthode de réduction des modèles dynamiques des systèmes électriques. Cette réduction a pour objet de répondre à une situation particulière dans laquelle toutes les données du système à réduire ne sont pas connues.En terme de commande, l’objectif est la conception de commandes robustes coordonnées pour répondre aux nouvelles contraintes des grands systèmes électriques. Ces approches doivent respecter trois niveaux de coordination et deux nouvelles contraintes. Les trois niveaux de coordination concernent la prise en compte simultanée des oscillations électromécaniques interzones et locaux, la coordination de la synthèse de régulateurs pour plusieurs alternateurs, et la coordination du réglage des paramètres (gains et constantes de temps) des régulateurs de tension (les boucles stabilisatrices PSS) avec le réglage des paramètres des régulateurs de turbine des alternateurs. Les contraintes sont liées à la stabilité et la robustesse des régulateurs proposés.

mots clés

• Robust control
• Governors (Machinery)
• Automatic control

Titre traduit

Modelling, analyzes and control of large-scale interconnected power systems

Résumé

This thesis concerns modeling, reduction, and control of large-scale interconnected power systems. In modeling and reduction term, the main objective is to develop a new method to construct low-order model or dynamic equivalent of a large-scale power system. This method must be used to reduce a power system models even when information of the whole power system is not completely available. In control term, the objective is the synthesis of coordinated and robust controller for large scale power systems. These new approaches have to respect three coordinated levels and two new constraints. The Three coordinated levels concern: simultaneous damping of the electromechanical inter-area and local modes, coordinated synthesis of several alternator regulators and coordinated tuning of parameters of Standard Power Stabilizer (PSS) and speed regulators. The constraints are related to the stability and the robustness of the proposed regulators.