Le réseau de distribution réel retenu est mis à disposition par le GIE - IDEA (Grou-pement d’Intérêt Économique - Imaginer la Distribution Électrique de l’Avenir) [GI01]. 3.1 L’architecture et les caractéristiques du réseau
Le réseau électrique considéré est alimenté par un réseau de répartition de 63kV (noeud infini) de puissance de court-circuit équivalente (Scc) à 712MVA. Ce réseau alimente le poste source par l’intermédiaire de deux disjoncteurs télécommandés (DjH1 et DjH2), nor-malement fermés et dont la manoeuvre est dite autorisée. Le poste source possède deux transformateurs (dénotés Tr1 et Tr2) d’une puissance assignée de 36MVA qui alimentent deux jeux de barre HTA distincts (dénoté JdB1 et JdB2) distribuant à leur tour l’énergie électrique respectivement sur 3 départs urbains HTA et 2 départs ruraux HTA. Les deux transformateurs alimentent les deux jeux de barre à travers deux disjoncteurs télécomman-dés (DjM1 et DjM2), normalement fermés et dont la manoeuvre est dite autorisée. Dans des conditions normales d’exploitation, les deux jeux de barre sont exploités séparément, tout comme les deux transformateurs (pas de bouclage). Cependant, les deux jeux de barre HTA peuvent parfois être interconnectés dans le cas de certains modes d’exploitation spé-cifiques (maintenance, schéma de secours ou défaut sur l’un des transformateurs). Cette fonction est assurée par l’intermédiaire de deux disjoncteurs manuels (Co1 et Co2), l’un étant normalement ouvert et l’autre étant normalement fermé, et dont la manoeuvre est autorisée. Les jeux de barre (JdB1 et JdB2) possèdent deux batteries de compensation (Comp1 et Comp2), respectivement de 3MVA et 3.3MVA, reliées aux jeux de barre par l’intermédiaire des disjoncteurs (DjC1 et DjC2) normalement fermés et dont la manoeuvre est dite autorisée. La figure II.19 illustre le schéma du poste source. Le départ "Urbain 1" a été modélisé en détail. Ce dernier alimente 6636 clients en BT et est composé de 54 transformateurs HTA/BT (figureII.20).
Fig. II.20 – Départ "Urbain 1" [GI01]
3.2 Les lignes HTA
Les lignes triphasées du départ "Urbain 1" sont modélisées par un schéma électrique équivalent en Π via le block "Pi Section Line" de la librairie SimPowerSystems (figure II.21). En sus d’être le plus répandu pour la modélisation des éléments passifs, le modèle en Π fournit des caractéristiques symétriques puisque quelque soit le sens de transit de la puissance, l’impédance appréciée du neoud i est identique à celle appréciée au noeud j. La méthode proposée par Carson et Pollaczek est communément utilisée pour estimer les paramètres d’une ligne [EE99] [EE03]. Le tableau II.9 expose les caractéristiques des lignes HTA du départ "Urbain 1" qui sont majoritairement entérrées.
Section 1 - Les réseaux électriques 69
Fig. II.21 – Modélisation d’une ligne par un schéma électrique en Π
3.3 Les transformateurs HTB/HTA et HTA/BT
Les deux transformateurs du poste source du réseau de distribution modélisé sont identiques. Ils sont dotés de régleur en charge de 17 prises. Sur les réseaux électriques français, des transformateurs équipés de 19, 21 ou 25 prises pour le régleur en charge sont communs. Le tableau II.10illustre les caractéristiques des deux transformateurs.
Tab. II.10 – Caractéristiques des transformateurs du poste source [GI01]
Les deux stratégies de réglage de la tension qui existent pour les transformateurs équi-pés de régleur en charge sont la régulation automatique avec et sans compoundage. La méthode dite sans compoundage consiste à comparer la tension du noeud à régler, qui est généralement la tension en sortie du poste source, par rapport à une tension de consigne. Dès lors que l’écart constaté est supérieur à une valeur ∆V prédéfinie, le passage à une prise différente est imposé et temporisé d’un temps T1. Si l’écart constaté précédemment persiste suite à la modification de la position du régleur en charge, le passage à une nou-velle prise est exigé et temporisé d’un temps Tint qui est inférieur à T1. La méthode dite avec compoundage permet de maintenir la tension souhaitée à un noeud (k) stratégique du réseau. L’évaluation de la tension au noeud (k) s’effectue à partir des transits de courants dans le transformateur. Pour davantage d’explications, la thèse de [Cai04] est à considé-rer. Pour les travaux présentés dans ce manuscrit, les transformateurs munis de régleur en charge sont modélisés via le block "Three-Phase OLTC Regulating Transformer" de la librairie SimPowerSystems. Le régleur en charge (On Load Tap Changer - OLTC) a
l’apti-tude de faire varier la tension primaire du transformateur à partir de ses 17 prises (± 8) où chacune modifie la tension primaire de ∆V (équation 1.1). Le principe de fonctionnement est le suivant : dès lors que l’écart entre la tension mesurée (Vm) et la tension de référence (Vréf) excède une valeur prédéfinie (Vpréd) durant un temps supérieur à T, le dispositif réagit et le changement de prise du régleur en charge est effectué. La particularité forte réside dans le choix de la tension mesurée (Vm) au noeud souhaité du réseau électrique et la possibilité de fixer l’ensemble des paramètres (Vréf, Vpréd, ∆V et T) selon les besoins inhérents à l’étude considérée. En corrélation avec les caractéristiques des transformateurs, ∆V est égale à 0.015 (en pu) ce qui permet de faire varier la tension primaire de ± 12%.
U1 U2 = 1 (1 + T ap P osition × ∆V ) × Unom2 Unom1 (1.1) Les 54 transformateurs HTA/BT qui composent le départ "Urbain 1" ont des caracté-ristiques qui diffèrent suivant le type de réseaux électriques résidentiels et le nombre de clients BT qu’ils alimentent. Leurs puissances évoluent de 50kVA à 3150kVA. Bien qu’ils soient munis de régleur en charge manuel, cette particularité n’est pas représentée dans leur modélisation qui s’effectue à partir du block "Three-Phase Transformer" de la librairie SimPowerSystems. Le tableau II.11 illustre les caractéristiques de chaque transformateur HTA/BT en causalité avec leur type illustré sur la figure II.20.
Section 1 - Les réseaux électriques 71
Tab. II.11 – Caractéristiques des transformateurs HTA/BT du départ "Urbain 1" [GI01]
3.4 Les batteries de condensateurs et leur algorithme de fonctionnement Le rôle des batteries de compensation dans les postes sources est d’assurer locale-ment l’équilibre production/consommation d’énergie réactive de façon à limiter les tran-sits de courants réactifs dans le réseau de transport. Les bancs de condensateurs (Comp1 et Comp2) ont 3 gradins de puissance égale commutables par un interrupteur selon le principe de fonctionnement suivant : à chaque pas de temps, l’algorithme soustrait de la puissance réactive instantanée du réseau électrique la puissance des batteries de com-pensation de chaque gradin. Suite à l’identification du gradin qui minimise le transit de puissance réactive, l’algorithme sélectionne ce dernier. Le pas de temps considéré pour la gestion des batteries de compensation est de 10 minutes. La figureII.22illustre le principe de fonctionnement de l’algorithme.
Fig. II.22 – Synoptique de l’algorithme de gestion des batteries de compensation