Idée générale

Le réseau électrique moderne est un système dynamique non linéaire d’ordre important. La stabilité du système non linéaire peut se classifier en différentes catégories, dépendantes de la région de l'espace d'état dans laquelle le vecteur d'état s'étend [28] :

1. stabilité locale 2. stabilité finie 3. stabilité globale

Stabilité locale

La stabilité est dite localement stable par rapport à un point d’équilibre si, lorsque le système est soumis à une petite perturbation, le point de fonctionnement reste dans une petite région proche du point d’équilibre. Si, lorsque le temps (t) augmente, le système revient à l’état initial, il est dit stable asymptotiquement dans cette petite région.

Stabilité finie

Si l’état du système reste dans une région finie R, il est dit stable dans R. Si, après, l’état du système revient au point d’équilibre initial à partir de n’importe quel point de R, il est dit asymptotiquement stable dans la région finie R.

Stabilité globale

Le réseau électrique doit maintenir l’équilibre entre la demande de charge et la production, et la puissance transmise par le réseau de transport ne doit pas dépasser ses limites techniques. Donc la relation entre la puissance fournie, le réseau de transport et la demande de charge peut être considérée comme la connexion des parties d’une balance (Figure.2.3).

Figure.2.3 – Relation entre la puissance fournie, le réseau de transport et la demande de charge.

Un point de fonctionnement est fixé par la charge, la production, les composants du réseau électrique et l’état du système de contrôle et des automatismes. Chaque point d'équilibre est un point de fonctionnement. Si ce point de fonctionnement est dans un espace d’état stable dans lequel lorsque le système est soumis à une perturbation, le point de fonctionnement du système va retourner au point de fonctionnement initial ou à un autre point de fonctionnement stable, alors ce point de fonctionnement est stable.

2.2.1 Région de la stabilité du système

Selon la classification de la stabilité du réseau électrique réalisée au chapitre I, on peut obtenir différents espaces d’états stables. Selon des travaux précédemment réalisés [43], la relation entre les différentes régions de stabilité est présentée sur la figure. 2.4.

Réseau de transport Puissance

fournie

Demande de charge

Figure.2.4 – Régions de la stabilité du réseau électrique [43]

De cette figure, on peut constater que la région de la stabilité transitoire est plus petite que les autres régions de stabilité. Donc, si un point de fonctionnement du réseau électrique est dans cette région, ce point de fonctionnement est vraiment stable. Pour éviter les blackouts, on doit maintenir le point de fonctionnement du réseau électrique dans une région de la stabilité transitoire. Si un point de fonctionnement du réseau électrique dépasse la limite de la stabilité, une perturbation grave peut causer l’instabilité du système et le système s’écroulera après cette perturbation.

2.2.2 Actions curatives

Les actions curatives peuvent changer l’état du système et rétablissent le point de fonctionnement dans la région de sûreté. Quand le système devient instable, on propose trois types d’actions curatives qui pourraient aider le système à revenir dans un état stable.

1. Premier type d’action curative

Le premier type d’action curative est de diminuer la charge du système et ainsi permettre au point de fonctionnement de rentrer dans une région stable. Comme présenté dans la figure 2.5, après le délestage, le point de fonctionnement du système peut être déplacé de A(t0) (un point de fonctionnement instable potentiel) à B(t1) (un point de fonctionnement dans la région de stabilité transitoire). Ce type d’action curative peut être réalisée en peu de temps.

Région de l’instabilité Région de la stabilité quasi-statique

Région de la stabilité de tension

Figure.2.5 – Premier type d’action curative

2. Second type d’action curative

Le second type est d’agrandir la région de la stabilité du système par modification de la caractéristique du système (Figure 2.6), interaction avec le système de contrôle, et autre, lorsque le point de fonctionnement a tendance à entrer dans une région instable. Ce type d’action curative peut aider à maintenir le niveau de charge du système et à le maintenir stable pendant une période de temps.

Figure.2.6 – Second type d’action curative

Dans ce type d’action curative, quelques actions peuvent être réalisées en peu de temps, telles

Région de l’instabilité

Région de la stabilité quasi-statique

Région de la stabilité de tension

Région de la stabilité transitoire

) (t₀ A

Nouvelle région de la stabilité transitoire Région de l’instabilité

Région de la stabilité quasi-statique

Région de la stabilité de tension

Région de la stabilité transitoire

) (t₀ A ) (t₁ B

quelques dizaines de millisecondes. D'autre part, certaines actions telles que l’augmentation de la puissance de sortie de générateurs, peuvent être faites en quelques minutes.

3. Troisième type d’action curative

Le troisième type consiste à combiner le premier type d’action curative et le second type d’action curative. Ainsi, d'une part diminuer le niveau de charge, et d’autre part agrandir la région de la stabilité du système, afin d’obtenir une solution optimale des actions curatives.

Figure.2.7 – Troisième type d’action curative

2.3 Structure du système de contrôle de la stabilité du réseau