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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREUniversité 8Mai 1945 GuelmaFaculté des Sciences et de la TechnologieDépartement de Génie Electrotechnique et AutomatiqueRéf:MEMOIREdiplôme de MASTER AcadémiqueDomaine: Sciences et TechnologieFilière: ElectrotechniqueSpécialité: Réseaux électriquesPar: Saboune NabilThèmeSoutenu publiquement, le 14/juillet/2021 , devant le jury composé de:M.

Remadnia Mokdad MCA Univ.Guelma PrésidentM. Gouaidia Said MAA Univ.Guelma EncadreurM.

Bouchelkha Andel hafid MAA Univ.Guelma ExaminateurAnnée Universitaire: 2020/2021REMERCIEMENTJe tiens à remercier dieu le tout puisant pour laapporté de prés ou de loin, aides et conseilsJe veux :En premier lieux remercies vivement, mondirecteur de recherche M Gouaidia Said pourleur conseils judicieux apporté tout au long decette recherchele parcours universitaireles membres de jury qui ont accepté de jugermon travail et pour l'intérêt qu'ils ont porté àce dernier.ensuite a toute la famille notamment a monSOMMAIREIntroduction générale .

1) CHAPITRE I STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUESI-1 Définition de la stabilité du réseau électrique .

3) I-2 Classification de la stabilité des réseaux électriques 3I-2 - .

4) I-2-1-1 Stabilité Angulaire Aux Petites Perturbations 4I-2-1-2 Stabilité transitoire 5I-2-2 Stabilité de tension 5I-2-3 Stabilité de fréquence .

6) I-3 Modélisation des éléments du réseau 6i.3.

1) Modèle classique du générateur 6I.3.2 Modèle statique de la charge 7I.3-3 Modèle du transformateur 7I-3.4 Modèle de ligne de transport 8Conclusion 8CHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUEII-1 Equation de mouvement dynamique 10II-2 Critère de stabilité . 11II-3 Critère des aires égales . 11Conclusion 16CHAPITRE III ELECTRIQUEIII-1 Système à plusieurs machines 18III-1-1 Introduction . 18III-2 La puissance électrique 18III-3 Le schéma du réseau à étudier 19III-4 Application de la méthode de Euler 25Conclusion générale 28Bibliographie 29Liste des Figure3CHAPITRE I STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUESFigure I-1 : Classification de la stabilité des réseaux électriques 3Figure I-2 Modèle classique en générateur 6Figure I- 6Figure I-3 Schéma équivalent de la charge .

7) Figure I- .

7) Figure I-5: modèle de la ligne électrique 8CHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUEFigure II-1 Machine infinie système de bus 11Figure II-2 : circuit équivalant 12Figure II-3 : circuit équivalant de système avant le défaut 12Figure II-4 :Circuit équivalent de système durant le défaut 13Figure II-5 :Circuit équivalent de système après le défaut . 14Figure II-6 Diagramme de puissance angle 15CHAPITRE III ELECTRIQUEFigure III-1 Schéma de système multi-machines 18Figure III-2 schéma du réseau à neuf noud lors d'un défaut à la terre au jeu de barre 20Figure III-3 Représentation angle delta Pour un temps de débranchement tc=0.16s 24Figure III-4 Représentation angle différentielle delta i1 Pour un temps de débranchementtc=0.16s . 24Figure III-5 Représentation angle delta Pour un temps de débranchement tc=0.18s 25Figure III-6 Représentation angle différentielle delta i1 Pour un temps de débranchementtc=0.186s 25Figure III-7 Représentation angle delta Pour un temps de débranchement tc=0.186s . 26Figure III-8 La puissance électrique pour un temps de débranchement tc=0.18s 26Figure III-9 La puissance électrique pour un temps de débranchement tc=0.186s 27Liste des tableau4CHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUETableau II-1 des données de ce système 12CHAPITRE III SIMULATIO ELECTRIQUETableau III-1 Données des générateurs 21Tableau III-2 Matrice admittance avant le défaut 22Tableau III-3 Matrice admittance durant le défaut . 22Tableau III-4 Matrice admittance après le défaut 22Liste des tableau5Abréviations:JB : jeu de barreSymboles :ȍ : Vitesse de rotation du champ tournant en ( )૑ࡿ: Pulsation des courants alternatifs en ( )ns: Vitesse de rotation du champ tournant en ( )Ca : Couple accélérationCm : Couple mécaniqueCe : Couple électriqueJ :f : Fréquence des courants alternatifs en (Hz)૑૙: Vitesse de synchronisme (vitesse de base), en rad/s. avec (߱p : Nombre de paires de pôlesE: F.é.m. induit (V)ࡺ: Nombre de conducteurs dune phase de la machine (1 spire = 2 conducteursB : susceptance capacitiveG :G :Générateur݊:Flux maximum à travers un enroulement (wb)X : Réactance synchrone (pu)Xƍq : RéactanceXƍdXdXqXl : Réactance équivalente des lignes de transport (pu)Xtr: Réactance équivalente du transformateur (pu)EƍqEƍdListe des SymboleListe des tableau6I d : Courant du générateur axe direct (pu)I G : Courant du générateur axe quadratique (pu)S : Puissance apparent (pu)P e : Puissance électrique active (pu)Q e : Puissance électrique réactive (pu)P m : Puissance mécanique entrant૑ : Vitesse angulaire du rotor, en (pu)ࢾ : Angle de rotor, en (rad)ࢾ cr : Angle Critèreࢾ m : Angle mécaniqueM : Moment angulaireݞࢾ: Déviation de position angulaireHt, t1, t2 : Constant de temps (s)Ra : Résistance par phase statorique (pu)DY : admittanceUG : Tension de générateurAa :Af :Liste des SymboleINTRODUCTION GENERALE1L'industrialisation et la croissance de la population sont les premiers facteurs pour lesquels la consommation de l'énergie électrique augmente régulièrement, Ainsi pour avoir unéquilibre entre la production et la consommation, il est à première vue nécessaire d'augmenterle nombre de centrales électriques, de lignes, de transformateurs etc., ce qui implique uneaugmentation de coût et une dégradation du milieu naturel.

En conséquence, il est aujourd'huiimportant d'avoir des réseaux maillés et de travailler proche des limites de stabilité afin desatisfaire ces nouvelles exigences.Cesentreprises de transport de fonctionner autour de leurs limites de stabilité, et ce dû au nouveluctures du réseau (ens des générateurs, laméthode du Gradient est proposée pour optimiser notre fonction objective.un réseau multimachine a été considéré, comprenant trois générateurs situés dans deux zones différentes.

Lastabilité transitoire a été améliorée par amortissement des oscillations locales etinterrégionales.La rédaction de ce mémoire est structurée comme suit :Chapitre I :électrique.Chapitre II :Stabilité dynamiqueChapitre III:S2CHAPITRE ISTABILITE DES RESEAUXELECTRIQUESCHAPITRE I STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUES3I-1 Définition de la stabilité du réseau électriquequi lui permet de rester dans un état d'équilibre dans des conditions normales defonctionnement et de retrouver un état acceptable d'équilibre après avoir été soumisà une perturbation .I-2 Classification de la stabilité des réseaux électriquesLa stabilité peut être étudiée en considérant la topologie du réseau sous différentsphysiques, telles que l'amplitude et l'angle de phase de la tension à chaque bus, et lapuissance active / réactive circulant dans chaque ligne et la vitesse de rotation de lagénératrice synchrone. Si elles ne sont pas constantes, le réseau électrique estconsidéré comme étant en perturbations [01].La stabilité peut êtrdu rotor, stabilité de la tension et stabilité de la fréquence.

La stabilité peut être classifiéeleur dudéfaut. Par rapport au temps d'évaluation, la stabilité peut être à court ou à long durée,Figure I-1 : Classification de la stabilité des réseaux électriquesOn distingue trois types de stabilité :Stabilité des réseaux électriquesStabilité de du rotor Stabilité de la fréquence Stabilité de la tensionStabilitéstatiqueStabilitédynamiqueStabilitétransitoireGrandeperturbationPetiteperturbationCourt durée Court durée Long duréeCHAPITRE I STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUES4lala stabilité de tension.la stabilité de fréquence.compris et efficacement traitées en même temps.

En raison de la dimensionnalité élevéeet la complexité des problèmes de la stabilité, la classification aide à produire unesimplification des conditions, pour analyser des types spécifiques, en employant undegré approprié de détail pour la représentation du système et des techniquesauxqui contribuentstabilité.

La classification est, donc, essentielle pour une analyse pratique significative etune résolution des problèmes de la stabilité des réseaux électriques.La classification de la stabilité proposée ici est basée sur la nature physique dedonc Classifier les types de la stabilité comme suitI-2 -1 Stabilitésynchronisme dans des conditions de fonctionnement normales ou après uneperturbation. Un système est instable si la différence entre les angles rotoriques desgénérateurs augmente indéfiniment ou si l'oscillation transitoire provoquée par uneperturbation, n'est pas suffisamment amortie dans le temps d'évaluation .selon deux approches différentes.I-2-1-1 Stabilité Angulaire Aux Petites PerturbationsElle concerne la capacité du système à maintenir le synchronisme en présencede petites perturbations comme : une petite variation de la charge ou de génération,luation de ce type de perturbation prend quelquesecondes.a) La stabilité statiqueemble des bus dusystème.

Elle est utilisée principalement dans la phase de dimensionnement des élémentsCHAPITRE I STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUES5b) La Stabilité DynamiqueSi une perturbation mineure est effectuée sur le réseau, à partir d'un régime permanent stable,et que le réseau retrouve son mode de fonctionnement normal en régime permanent, le réseauest dit dynamiquement stable.

Pour un réseau d'énergie électrique, on entend par perturbationmineure des ou des opérations normales sur le réseau, comme l'enclenchementd'une inductance shunt, ou des variations mineures de la charge [02].I-2-1-2 Stabilité transitoiredans le design et le fonctionnement du réseau électrique.Elle se rapporte à l'aptitude du système électrique de retrouver une positionperturbation peut écarter notablement le réseau de sa position initiale, La réponse dusystème implique de grandes variations des angles rotoriques, La stabilité transitoiredépend de la relation non-linéaire couples- angles.I-2-2 Stabilité de tensionfonctionnement normal dans les limites admissibles à tous les jeux de barres, après avoir étésoumis à une perturbation, pour une condition de fonctionnement initiale donnée ,Le facteurprogressive ou élévation de la tension de quelques jeux de barres , Les résultats possibles decascades.

Il esensiontension, ce sont par exemple .une augmentation de charge : des générateurs, des condensateurs synchrones, ou des SVCS(Static Var Compensator systems) qui atteignent les limites de puissance réactivendensateurs, machines synchrones, ).de tension de petites perturbations et celle de grandes perturbations.CHAPITRE I STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUES6I-2-3 Stabilité de fréquenceLa stabilité de fréquence concerne la capacité du système à maintenir sa fréquenceproche de la valeur nominale, suite à un incident sévère ayant ou non conduit à unentre la puissance active produite et consommée [03].I-3 Modélisation des éléments du réseauI-3-1 Modèle classique du générateurFigure I-2 Modèle classique en générateurLes du générateurdésirée.La présentation de la machine synchrones utilisée pour la solution du réseau est diagrammede phase sont schématises dans le (Figure I-3) [04]Figure I-I.3.2 Modèle statique de la chargeLes caractéristiques des charges ont une influence importante sur la stabilité et la dynamiquedu système .En raison de la complexité et la variation continuelle des charge et de la difficultés. Une modélisation précise desdemandée pour les études stabilité dans lesquelles la gamme de temps considérée est deCHAPITRE I STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUES7tion les modèles de charge les plus utilisés sontgénéralement des modèles statique [5].Figure I-3 Schéma équivalent de la chargeI.3-3 Modèle du transformateur :symétrique.

Les grandeurs associées sont le rapport de transformation a et lfuite , les rapports aij à-dire queles susceptances de de la matrice admittance Yij sont vues comme des fonctions de rapports detransformation aij figure I-4Figure I-transformateurDans un réseau Electrique les transformateurs qui connectés directement à la charge sontdes transformateurs réglables en charge .Ils disposent des régulateurs automatique de latension dans les limites permise de fonctionnement indépendamment des fluctuations detension primaire.[06]I-3.4 Modèle de ligne de transport :impédance série ( résistance R en Série avec une réactance inductive X) et une admittanceCHAPITRE I STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUES8la ligne avec lala Figure (1-5)Figure I-5: modèle de la ligne électriqueConclusion :Dans ce chapitre, Nous avons présenté dans un premier temps les notions de stabilité des réseaux.ie électrique et ses différents types sont brièvement exposés, et modélisation des élémentsdu réseau électrique.CHAPITRE I STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUES9CHAPITRE IISTABILITE DYNAMIQUECHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUE10II-1 Equation de mouvement dynamique :L du mouvement qui décrit le mouvement dynamique de la machine synchrone etSi ܥ௠െܥSi ܥ௠െܥSi ܥ௠െܥ(II-1) par Ȧ௠ :A la vitesse synchrone ܬ(II-2) Devient :ௗ௧మൌ0௠െ0௘ൌ0௔ (II-3)H=୉࡯De -4) , On obtient :Ȧ࢓ 3୬୭୫ (II-5)En remplaçant -5) dans (II-3) , on obtient :ୗ౤౥ౣ (II-6)Dans un générateur synchrone à P poles , nous avons :La fréquence angulaire synchrone est donnée par :௉Ȧௌ (II-8)Si on remplace les équation (II-8) et (II-7), on obtient :CHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUE11--unit est non linéaire du second ordre.Pour faciliter les calculs, on peut la décomposer en un système de deux équations non-linéaires du premier ordre comme suit :ୢ୲ ൌ0୫െ0ୣ (II-10)ୢ୲ ൌȦെȦୗ (II-11)- de la stabilité transitoire ,les équation (II-10) et(II-11) peuvent utilisées.II-2 Critère de stabilitérelatifs au générateur de référence, durant et après le défaut et vérifie si le système évolueSi les angles rotoriques relatifs varient suivant une allure oscillatoire amortie autourpointinstable. Le temps limite à partir duquel le système devient instable est appelé : tempsde défaut (en anglais, Critical Clearing Time, CCT).

Pour analyser la stabilitétransitoire, nous avons considéré un défaut de court-circuit triphasé symétrique à proximitéétudié. Le défaut est éliminé pardu disjoncteur le plus près et la mise hors service de la ligne endommagée.II-3 Critère des aires égalesPour pouvoir comprendre la méthode des aire égale.

Proposonssystème Electro-synchrone branchée à un stransformateur et deux transport en parallèle, ou on a supposé un court circuit triphaséFigure II-1 Machine infinie système de busCHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUE12Les données de ce système sont résumées en unité relative le tableau suivant :S ܺƍௗ ்ܺ ܺ௅ଵ ܺ0.9+j0.436 0.3 0.15 0.5 0.093 1ס28.34° 0.90081סII-1 tableau des données de ce systèmeFigure II-2 : circuit équivalantFigure II-3 : circuit équivalant de système avant le défautOn a besoin de calculer les paramètres du système avant le défaut et cela se fait comme suit :la réactance totaleLe courant ܫLa F.E.M de générateur ܧCHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUE13ܧ ீ = 1.1626 סLa puissance maximale ܲ= 1.351La puissance mécanique initialeߜൌߜ଴ ǡ ܲ௘ଵൌ ܲ௠ = on suppose ܲ௘ଵൌܲ= 1.35 Sin (41.77°)= 0.

9) Figure II-4 :Circuit équivalent de système durant le défaut comme suit :La réactance totale= 0.3+0.15= 0.45Us=0.débranché la ligne en défaut.CHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUE14Figure II-5 :Circuit équivalent de système après le défautLa réactance totale 8ୗଷ8ୗଷൌ8ƍୢ ൅8୘൅8ଵ=0.3+0.15+0.5=0.95La puissance maximale 0୫ୟ୶ଵ :0୫ୟ୶ଷൌ ܧீܷ=1.1024Se calcule de la manière suivanteOn suppose ܲ௘ଵൌ ܲ0୫ୟ୶ଷ= 54.73°=125.27°CHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUE15cet angle peut être calculé a partir de la relation ܣ௔ൌܣTel que :Figure II-6 Diagramme de puissance angleఋబdߜఋ೏್dߜLe temps limité de débranchement ݐௗ௕ :CHAPITRE II STABILITE DYNAMIQUE16débranchement ݐௗ௕ :ெTQui est une équation différentielle de première ordre et qui a pour solution :Si į=įୢୠ=52.29° alors le temps limite de débranchement ݐௗ௕ est donné par la forme suivant :0଴ConclusionNous avons modélisés les différents composants du réseau électrique à savoir :charges électrique .Et les problèmes de stabilité dynamique résultent du passage de laélectrique et la loi des aires .Si :Le but de calcule -ୢ±ୠ17CHAPITRE IIIRESEAUELECTRIQUECHAPITR18III-1 Système reformulation du étudierFigure III-1 Schéma de système multi-machineIII-2 La puissance électriquemachine i , est donné par :LLCHAPITR19Les équation du mouvement sont alors donnée paret;de ce faits avant le régime transitoire, car lors duchangement des paramètre du réseau pendant le défaut.La stabilité transitoire pour cet intérêt il convient de résoudre un grand système algébrodifférentiel non linéaire.

On résout ce système en discrétisant les équations et en résolvant pasà pas dans le domaine temporel.

Les pas de temps sont de l'ordre de 5 ms et la plage de tempssimulée est de l'ordre de la dizaine de secondes.Nous avons utilisé la méthode D'EULER,pour la résolution de l'équation de mouvement (swing équation).

Pour traiter les situationsréelles (réseaux multi machines complexes ) avec la précision souhaitée.

On utilise donc desrespectivement, les courbes de variation des angles par rapport au temps et les courbes desangles différentiels entre l'angle į݅ et l'angle į݆ .III-3 Le schéma du réseau à étudierLe système électrique est composé de (09) jeux de barres (03) générateurs et (06) lignesélectriques simple, on va étudier l'effet d'un défaut à la terre au jeu de barre (0.

7) Figure III-2.CHAPITR20Figure III-2 schéma du réseau à neuf noud lors d'un défaut à la terre au jeu de barreCHAPITR21Tableau III-1 Données des générateursGénérateurs 1 2 3S(MVA)U(KV)Facteur de puissanceTypela vitessexddxqqx (fuite)Td0vitesse nominale247.516.51.0hydraulique180 r/min0.14600.06080.09690.09690.03368.9602364MW.S192.018.00.85vapeur3600 r/min0.89580.11980.86450.19690.05216.000.535640 MW.S128.013.80.85vapeur3600 r/min1.31250.18131.25780.250.07425.890.600301 MW.SLorsqu'un défaut triphasé équilibré est appliqué sur ligne de transmission entre les bus 5 et 7,perturbations se produit dans le système qui se traduit par un a