Détermination du niveau d'émission harmonique d'une installation raccordée au réseau de distribution

Determination of harmonic emission level of an installation connected to the distribution network

• Auteur / Autrice : Julien Denoel
• Direction : Marc Petit, Trung Dung Le
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 18/11/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : CentraleSupélec (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Yvon Bésanger
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Petit, Trung Dung Le, Demba Diallo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Claude Maun, Patrick Guérin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Harmoniques (ondes électriques)

Réseaux électriques (circuits)

Mots clés libres

Émission harmonique

Réseaux de distribution

Méthode « 4 quadrants »

Harmonic emission

Distribution networks

“four-quadrant” method

Résumé

Afin de maintenir une bonne qualité de l’électricité, les gestionnaires de réseaux doivent maintenir les niveaux de tension harmonique en-dessous de certaines limites spécifiées dans les normes. Les niveaux de tension harmonique résultent des équipements non-linéaires présents dans les installations, qui injectent des courants harmoniques sur le réseau.Dans ce but, une solution consiste à appliquer des limites d’émission à ces installations. Les gestionnaires de réseaux ont besoin pour cela d’un indicateur fiable pour évaluer le niveau d’émission harmonique d’une installation.Dans ce cadre, nous nous sommes tout d’abord intéressés aux différentes méthodes existantes, que nous avons appliqué sur des cas de réseaux simplifiés afin de les évaluer sur plusieurs critères. Nous avons ainsi identifié dans un premier temps les définitions qui répondent le mieux à notre besoin ainsi que leurs limites restectives. Dans un deuxième temps, nous avons amélioré une des définitions retenues en proposant une nouvelle solution : la définition “quatre quadrants”.Cette nouvelle définition permet d’évaluer le courant harmonique émis par une installation sur le réseau en se basant sur les mesures de la tension et du courant au point de livraison de l’installation. Son principal intérêt par rapport aux méthodes existantes est de mieux identifier les installations moyennement perturbatrices sur le réseau. Ce point a été validé en simulation sur un réseau dérivé du benchmark CIGRE.

In order to maintain good power quality, Distribution Systems Operators (DSOs) must keep harmonic voltage levels under limits specified in standards. These harmonic voltages result from non-linear equipment connected in installations, which inject harmonic currents into networks.A possible solution to solve this problem consists to implement emission limits per installation. In order to apply these limits, DSOs need to have an accurate and reliable indicator to assess the harmonic emission of an installation.In this context, we studied different methods from the literature. We implemented each of them on several simplified distribution networks in order to evaluate them on several criteria. First, we identified the most interesting definitions from the literature, and emphasized their respective theorical limits. Then, we improved one of these definitions by proposing a new solution: the “four-quadrants” definition.This new definition is able to assess the harmonic current injected by an installation into the network by using current and voltage measurements at the point of common coupling of this installation. Its main advantage in comparison to other methods is a better detection of “medium” disturbing installations over the network. This advantage has been confirmed by implementing the proposed solution in simulation on a distribution network derived from the CIGRE benchmark.