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Submitted on 18 Sep 2014
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Algorithme de classification exhaustive des creux de tension : Association des méthodes des six tensions et
des composantes symétriques
Samuel Eke, Adolphe Moukengue Imano
To cite this version:
Samuel Eke, Adolphe Moukengue Imano. Algorithme de classification exhaustive des creux de tension :
Association des méthodes des six tensions et des composantes symétriques. Symposium de Génie
Électrique 2014, Jul 2014, Cachan, France. �hal-01065258�
1
Algorithme de classification exhaustive des creux de tension : Association des méthodes des six tensions et des
composantes symétriques
Samuel EKE, Adolphe MOUKENGUE IMANO
Laboratoire EEAT, UFD Sciences de l’Ingénieur, Université de Douala, B.P. 8698 Douala, Cameroun
RESUME – A travers cet article, nous proposons un algorithme de classification des creux de tension qui associe la méthode des six tensions et celle basée sur les composantes symétriques. Contrairement aux algorithmes de chacune des deux méthodes, le nouvel algorithme tient compte des déphasages supplémentaires et fait une nette différence entre les creux de tension de type C et E et les creux de tension de type B et D.Cette combinaison complète aussi la classification obtenue par les deux algorithmes de base et intègre deux types de creux H et I qui découlent de la propagation du creux du type D qu’on rencontre dans les systèmes électriques isolés. L’algorithme proposé est implémenté dans l’environnement Matlab/Simulink à travers des blocks programmés et insérés dans une portion de réseau de distribution dans laquelle il est évalué pour classifier des de tensions créées par les défauts monophasé, biphasé et triphasé.
MOTS-CLES – creux de tension, algorithme, composantes symétriques, réseau électrique
1. Introduction
Un creux de tension est une diminution subite de la tension d’alimentation Ua à une valeur comprise entre 10 et 90 % de la tension contractuelle Uc, suivie de son rétablissement après un court instant de durée supérieure à 10 ms [1]
Dans l’évaluation de la qualité de l’énergie, la connaissance de certaines caractéristiques de classification est importante pour l’identification de la perturbation en rapport avec le défaut à l’origine. Par cet algorithme, nous proposons une identification et une classification des creux de tension telle proposée par M. BOLLEN [2], dont la typologie est présentée dans le tableau1du paragraphe suivant, à la suite des algorithmes présentés par [3] dans son travail.
La typologie ABC ou 123 sera présentée selon la classification qui permet d’identifier tous les types de creux de tension, ensuite, nous reviendrons sur les méthodes des six tensions et des composantes symétriques qui ont conduit aux deux algorithmes associés. La plate forme de simulation qui permet de mettre en œuvre le nouvel algorithme sera présenté ainsi que la légende d’interprétation des résultats de simulations faites dans le contexte de monitoring.
2. Typologie des creux de tension
Cette typologie présentée dans le tableau ci- après résume la signature vectorielle de chaque creux, les équations associées et les défauts qui provoquent cette perturbation. [4]
Tableau 1. : Signatures vectorielles, équations cartésiennes et défauts responsables des creux de tension type Signature
vectorielle
Equation cartésienne Défauts type Signature vectorielle
Equation cartésienne Défauts
2
A Défaut triphasé E Entre phase
et terre ou par propagation du type D
B Défauts
monophasés G Double
transformatio n du type E
C Défauts
biphasés entre phases Soit par propagation des types B et D à travers les transformateurs
H Défauts dans
les systèmes isolés.
Défauts phases terre
D Propagation du
creux de type C à travers traves les
transformateurs
I Défauts
dans les systèmes isolés.
Défauts double phase terre
F Propagation du
type E à travers les
transformateurs
3. Méthodes des six tensions et des composantes symétriques
L’algorithme implémenté dans cet article découle de deux méthodes de classification présentées par [1]
[3].
3.1 Méthode des six tensions
Elle consiste à normaliser les tensions composées et à comparer leurs amplitudes estimées par la composante symétrique, à celle des trois tensions simples. La phase pour laquelle l’amplitude est la plus faible est la phase ou les phases dont la chute de tension est la plus importante. Dans la mise en œuvre de cette méthode à partir de l’algorithme proposé par [3], deux seuils sont définies, pour départager les creux de tensions pour le premier équilibrés et non équilibrés et pour le second, la présence d’un creux de tension triphasé ou non.
3
3.2 Méthodes des composantes symétriques
Dans la méthode des composantes symétriques [5], les impédances directe et inverse sont supposées égales et la tension homopolaire nulle. Elle analyse les creux de tension A, C, et D, tels qu’ils sont subit par les charges, ce qui en fait une restriction.
A traves la transformation de Fortescue, on obtient les tensions Vd, Vi, et Vo et on compare la tension inverse Vi par l’image
1 − V
d de la tension directe Vd, pour distinguer le creux de tension de type C et D non équilibrés.4. Nouvel approche
Les creux de tension peuvent être classifiés en quatre groupes (monophasés : B, D, F, H ; biphasés : C, E, G, I ; triphasé : A et avec surtension : H et I) de manières immédiates et par une analyse plus poussées, en faisant la distinction entre les nouveaux déphasages introduits, et les surtensions engendrées. Ce qui conduit à une classification plus fine. Par ailleurs la connaissance directe du type de creux de tension peut conduire à l’identification du type de défaut responsable et par l’analyse du spectre du creux, à la localisation du défaut. Ce nouvel algorithme implémenté dans le contexte de monitoring propose une classification directe des sept types de creux de tension [2] et des deux autres type H et type I qui introduisent les surtensions.(cet algorithme sera présentés dans la version finale).
5. Plate forme de simulation
La simulation a été faite sur MATLAB /SIMULINK dans le module Simpower system dont la plate forme utilisé est donnée à la figure1. Le module principal a été programmé et intégré comme un capteur analyseur de creux de tension qui renseigne en sortie le type de creux de tension en présence. Les informations peuvent se présentées sous formes de courbes, auxquelles on associe l’identification à travers un code donné par une légende.
Figure1 : plate forme de simulation (elle sera complétée dans le document final)
Les figures 2a, 2b, 2c, 3a, 3b et 3c présentent les cas des creux de tension triphasé et biphasé et leurs identifiants. Pour la validation du module, plusieurs types de creux de tension ont été introduits dans une portion de réseaux HT et BT.
Charge de 150KW
11 : Creux de tension monophasé 12 : Creux de tension biphasé
13: Creux de tension de type E 21: creux de tension triphasé
22 : pas de creux de tension 11 : Creux de tension monophasé
12 : Creux de tension biphasé 13: Creux de tension de type E 21: creux de tension triphasé
22 : pas de creux de tension 21 type
tensions composées 1
tensions composées tension en chute
Discrete, Ts = 5e-005 s.
powergui
1.292e-008 dif=Vmax-Vmin
+v - +v -
+v -
230.9 Vmin
A B C
a b c Transformateur
triphasé 160MVA-50HZ
15KV- 400V
A B C
a b c Three-Phase Breaker Vabc
IabcA B C a b c Three-Phase V-I Measurement A
B C Source de 15KV
1000 Seuiléquilibré 6000 Seuiltriphasé Scope pour les
six tensions Scope pour les tensions composées
Scope pour tensions simples
AB C
AB C
Faul t Breaker
In1 Out1 Out2 Out3 Out4 Out5 Out6 Out7 Out8 Analyseur de creux de tension
A B C
0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8
200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
Time(t)
VABCrms(t)
creux de tension biphasé
0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8
-600 -400 -200 0 200 400 600
Time(t)
VABC(t)
creux de tension biphasé
0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800
Time(t)
VABC(t)
creux de tension triphasé
150 200 250 300 350 400 450
VABCrms(t)
creux de tension triphasé
21 : creux de tension
triphasé
12 : creux de tension triphasé
a)
b)
c)
a)
b)
c)
4
6. Conclusion
Le travail présenté dans cet article propose un algorithme de classification des creux de tension qui, intégré dans un module comme démontré dans la plate forme de simulation, permettra de reconnaître les creux de tension par la typologie ABC ou 123, par simple affichage du type en présence. Il pourra être développé en intégrant un outil d’intelligence artificielle, cette fois qui sera renseigné plutôt par les équations cartésiennes dans lesquelles ont tiendra compte des variations des angles de déphasage dans la reconnaissance, ce qui pourrait conduire à une autre forme de classification.
7. Références
[1] Roger OTT, « Qualité de tension - creux de tension et coupures brèves », Technique de l’ingénieur, 2002, P2.
[2] M. BOLLEN, «Understanding Power Quality Problems. Voltage Sags and Interruptions», Wiley-IEEE Press, 1999.
[3] VANYA IGNATOVA, « Méthodes d’analyse de la qualité de l’énergie électrique : Application aux creux de tension et à la pollution harmonique. », thèse de doctorat de l’UJF, 2006.
[4] VANYA IGNATOVA et al., « Space Vector Method for Voltage Dips and Swells Analysis »IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 24, no. 4, October 2009.
[5] Zhang, M. BOLLEN, «A method for characterizing unbalanced voltage dips (sags) with symmetrical components», IEEE Power Engineering Letters, July 1998.
