Présentée pour l’obtention du diplôme de Doctorat en Sciences

(1)

République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université du 20 Août 55 de Skikda Faculté de Technologie Département de Génie Electrique

Thèse

Présentée pour l’obtention du diplôme de Doctorat en Sciences

Spécialité Electrotechnique Option : Réseaux Electriques

Par

BOUDEBBOUZ Omar Thème

Estimation et Contrôle de la Qualité de l’Energie Electrique dans l’Environnement du Libre Marché

Soutenue le,

Devant le Jury composé de:

Abderrezak LACHOURI M.C.A à l’Université du 20 Août 55 de Skikda Président Ahcène BOUKADOUM Professeur à l’Université du 20 Août 55 de Skikda Rapporteur

Salah LEULMI Professeur à l’Université du 20 Août 55 de Skikda Co-Rapporteur Ahmed GHERBI Professeur à l’Université Ferhat ABBAS de Sétif Examinateur Abdelhafid BAYADI Professeur à l’Université Ferhat ABBAS de Sétif Examinateur Khaled ZEHAR Professeur à l’Université Ferhat ABBAS de Sétif Examinateur

2012

(2)

Remercîments et Dédicaces

Remercîments

Au terme de ce travail, je tiens vivement à exprimer toute ma gratitude à :

Mr. Ahcène BOUKADOUM, Professeur à l’Université du 20 Août 55 de Skikda, pour tous les enseignements qu’il n’a cessé de me prodiguer et auxquels je m’en ferais référence autant que brille ce travail.

Mr. Salah LEULMI, Professeur à l’Université du 20 Août 55 de Skikda, pour avoir accepté la codirection de cette thèse.

Mr. Abderrezak LACHOURI, Maître de conférences A à l’Université du 20 Août 55 de Skikda, pour avoir accepté la présidence du jury ainsi que pour ses valeureuses orientations et conseils.

Je remercie également,

Mr. Ahmed GHERBI, Professeur à l’Université ferhat ABBAS de Sétif Mr. Abdelhafid BAYADI, Professeur à l’Université ferhat ABBAS de Sétif Mr. Khaled ZEHAR Professeur à l’Université Ferhat ABBAS de Sétif

pour avoir accepté de faire partie du jury et pour les discussions intéressantes que nous avons eues.

Mes remerciements vont également aux membres du laboratoire « LES », au corps administratif de l’Université du 20 Août 55 de Skikda et au personnel opérationnel du complexe pétrochimique de Skikda.

(3)

Remercîments et Dédicaces

Dédicaces

A mes défunts Parents

A tous mes Proches et Amis

Je dédie ce travail

Omar Boudebbouz

(4)

TABLE DES MATIERES

... ... i

Résumé... ... iii

Abstract... ... v

Tableau des acronymes ... vii

Tableau des symboles ... viii

Liste des figures ... ix

Liste des tableaux ... xii

Introduction générale

A. Etude et synthèse bibliographique ... 1

B. Formulation du problème ... 5

C. Buts et objectifs ... 7

D. Contributions du présent travail ... 7

E. Organisation de la thèse ... 8

F. Travaux scientifiques ... 10

1. Qualité de l’énergie électrique : Définitions, phénomènes et indexation

1.1. Introduction ... 13

1.2. Définitions de la QEE ... 13

1.3. Classifications des phénomènes de la QEE ... 14

1.4. QEE – Qualité de la tension ... 14

1.5. Caractéristiques et compatibilité des phénomènes de la QEE ... 15

1.6. Définitions descriptives des phénomènes de la QEE ... 16

1.6.1. Asymétrie (déséquilibre) ... 16

1. Préambule ... 16

2. Causes du phénomène d’asymétrie ... 16

1.6.2. Distorsion harmonique ... 16

1. Préambule ... 17

2. Sources harmoniques ... 17

1.6.3. Fluctuations de tension ... 18

1.6.4. Phénomène de papillotement (Flicker) ... 18

1. Sévérité du phénomène du Flicker ... 19

1.6.5. Creux de tension ... 19

1.6.6. Surtension ... 20

1.6.7. Disparités des normes ... 20

1.6.8. Variation de la fréquence ... 21

1.7. Procédure d’estimation de la QEE ... 22

1.8. Systèmes d’indices qualitatifs ... 22

1.8.1. Système classique des indices qualitatifs ... 23

(5)

1.8.2. Evolution du système des indices qualitatifs ... 23

1.8.3. Recommandations d’application et contraintes d’usage... 24

1.9. Conclusions ... 24

2. Tendances d’ouverture du marché de l’énergie électrique

2.2. Mise en place d’un marché concurrentiel de l’énergie électrique ... 25

2.3. Modèles du marché libre d’électricité ... 27

2.3.1. Modèle PoolCo ... 27

2.3.2. Modèle basé sur les transactions bilatérales ... 28

2.4. Libre marché à l’échelle régionale ... 29

2.5. Tarifs dans les modèles classiques ... 29

2.5.1. Concept des coûts marginaux ... 30

1. Ajustement de l’offre ... 30

2. Ajustement de la demande ... 30

2.5.2. Calcul des coûts marginaux ... 31

1. Approche à court terme ... 31

2. Approche à long terme ... 31

2.6. Structures tarifaires nationales ... 31

2.6.1. Structure tarifaire Algérienne ... 31

2.6.2. Structure tarifaire Egyptienne ... 33

2.6.3. Structure tarifaire Française ... 34

2.6.4. Structure tarifaire Nord Américaine ... 34

2.6.5. Commentaires ... 35

2.7. Principe perturbateur – payeur et besoin au contrôle qualitatif ... 35

2.7.1. QEE et fiabilité ... 36

2.7.2. Exigences relatives eux contrats de la QEE ... 36

2.7.3. Contrats entre systèmes de transport et de distribution ... 36

2.7.4. Contrats entre systèmes de distribution et utilisateurs finaux ... 37

2.7.5. Contrats entre sociétés de service et utilisateurs finaux ... 37

2.7.6. Contrats entre distributeurs et petits producteurs indépendants ... 37

3. Analyse, mesure et estimation des phénomènes de la QEE

3.2. Méthodes d’analyse des phénomènes de la QEE ... 39

3.2.1. Outil mathématique d’analyse harmonique : Séries de Fourier ... 39

3.2.2. Outil théorique de mesure harmonique : Transformée de Fourier ... 39

1. Mesure des harmoniques. ... 39

2. Forme discrète de la transformée de Fourier et algorithme de la FFT ... 40

3. Limites d’application de la FFT pour la mesure des harmoniques ... 40

3.3. Méthodes d’étude de l’asymétrie ... 41

3.3.1. Méthode de Fortescue ... 41

3.3.2. Facteurs de déséquilibre ... 43

3.4. Dualité harmonique – asymétrie ... 43

3.4.1. Composantes symétriques des grandeurs harmoniques ... 43

3.4.2. Illustration graphique ... 45

3.4.3. Facteurs de déséquilibre harmonique ... 46

(6)

3.5. Impédances harmoniques cycliques ... 47

3.5.1. Analyse de la réponse harmonique ... 48

3.5.2. Exemple ... 49

1. Balayage fréquentiel des éléments de la MIHNT. ... 49

2. Spectres des tensions harmoniques cycliques. ... 52

a. Spectres des tensions harmoniques cycliques du sous ensemble G1. ... 52

b. Spectres des tensions harmoniques cycliques du sous ensemble G₂. ... 53

3.6. Grandeurs électriques des systèmes électriques réels : Concept et nature physique ... 54

3.6.1. Cas monophasé sinusoïdal ... 55

1. Puissance apparente et puissance active. ... 55

2. Composantes d’oscillation. ... 55

3.6.2. Cas triphasé sinusoïdal et symétrique ... 56

3.6.3. Cas monophasé non sinusoïdal ... 56

1. Puissance apparente et puissance active. ... 57

2. Puissance non active. ... 58

3. Puissance réactive et puissance de distorsion de Budeanu. ... 58

3.6.4. Cas triphasé asymétrique et non sinusoïdal ... 58

3.7. Notions de grandeurs électriques effectives ... 60

3.7.1. Approche théorique ... 60

3.7.2. Approche pratique ... 61

3.8. Composante de la puissance apparente au sens de la norme IEEE 1459 ... 62

3.8.1. Termes de puissances et système d’unités ... 62

3.8.2. Généralisation des grandeurs effectives aux composantes harmoniques ... 63

3.8.3. Exemples ... 65

1. Exemple A ... 65

2. Exemple B ... 66

3. Commentaires. ... 66

3.9. Analyse des déviations de tension ... 66

3.9.1. Termes de puissances et système d’unités ... 67

1. Classification. ... 67

2. Méthodes d’analyse des creux de tension... 67

3.9.2. Analyse des surtensions ... 69

3.9.3. Analyse du papillotement ... 69

3.9.4. Fluctuations des grandeurs électriques ... 69

4. Surveillance et Contrôlabilité de la QEE

4.2. Evolution des techniques de surveillance ... 71

4.2.1. Surveillance intégrale des systèmes électriques ... 71

4.2.2. Nœuds distribués de mesure de la QEE ... 72

4.2.3. Classification des phénomènes de la QEE ... 72

4.2.4. Système de protection, de supervision et de contrôle ... 74

4.3. Lecture normative ... 74

4.4. Indications graphiques et indiciaires de la QEE ... 75

4.4.1. Méthode du vecteur instantané d’espace pour l’estimation de l’asymétrie ... 75

4.4.2. Indicateurs de la pollution harmonique ... 77

(7)

4.4.3. Simulations et Illustrations graphiques ... 77

1. Simulation 1 ... 77

2. Simulation 2 ... 78

4.4.5. Indicateur des déviations de l’amplitude de tension ... 80

1. Courbes CBEMA et ITIC ... 80

2. Indicateurs des déviations de tension ... 81

4.5. Evaluation des contributions des sources harmoniques ... 81

4.5.1. Notion de couplage commun ... 82

4.5.2. Evolution des méthodes de détection harmonique ... 82

4.6. Contraintes d’estimation de la QEE dans le contexte du libre marché de l’électricité ... 83

4.7. Contrôle de la QEE ... 83

4.7.1. Contrôle des émissions harmoniques ... 83

1. Contrôle par optimisation de la compensation par condensateurs... 84

2. Filtrage passif et active ... 84

3. Contrôle par les impédances résistives shunts ... 85

4.7.2. Contrôle de l’asymétrie ... 85

4.8. Mesure de la pollution harmonique en milieu industriel : Etude de cas ... 86

4.8.1. Conditions d’alimentation ... 88

4.8.2. Conditions de la charge ... 89

4.8.3. Description de la cascade TVM ... 89

4.8.4. Mesure et enregistrement ... 89

4.8.5. Méthode statistiques ... 89

1. Statistiques descriptives ... 91

2. Ajustements quadratique et linéaire ... 91

4.8.6. Description statistique des courants mesurés ... 92

4.8.7. Ajustement quadratique ... 93

4.8.9. Facteurs de déséquilibre fondamental et harmonique ... 96

1. Formulation exacte des Tensions directes et inverses fondamentales ... 96

a. Généralisation aux grandeurs harmoniques ... 97

2. Commentaires ... 98

5. Signatures qualitatives dans les réseaux électriques

5.2. Modèles des éléments des systèmes électriques ... 100

5.2.1. Lignes triphasées ... 100

5.2.2. Transformateurs de puissance ... 101

5.2.3. Sources d’énergie ... 102

5.2.4. Condensateurs shunts ... 102

5.2.5. Charges linéaires ... 102

5.2.6. Sources harmoniques ... 102

5.3. Pénétration harmonique ... 103

5.4. Modèles d’écoulement de puissance ... 103

5.4.1. Ecoulement de puissance monophasé ... 103

5.4.2. Ecoulement de puissance triphasé ... 103

5.5. Pénétration harmonique monophasée modifiée ... 104

5.5.1. Modèles triphasés des éléments des systèmes de distribution ... 104

5.5.2. Modèles d’écoulement de puissance triphasé fondamental (EPTF) ... 105

5.5.3. Méthode du balayage fréquentiel simultané ... 107

(8)

5.5.4. Injections harmoniques ... 110

5.5.5. Test de simulation ... 110

5.6. Appréciation qualitative ... 123

5.7. Perspectives de dérégulation au sein du réseau étudié ... 127

5.7.1. Analyse inhérente au facteur de puissance ... 129

1. Commentaires ... 131

Conclusion générale et perspectives ... 134

Références ... 138

(9)

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ii

(11)

Résumé

Résumé

Le monde de l’énergie électrique enregistre d’importants changements dans sa structure et sa gestion.

Les nouveaux défis, émergeant de la libéralisation du marché de l’électricité, exige en matière de qualité plus de rigueurs. Le dilemme s’installe, alors, entre les tendances de la productique et les exigences de la qualité de l’énergie électrique. La définition des responsabilités et des rôles des différents opérateurs devrait reposer sur des bases d’équité bien fondées.

Les études des réseaux électriques triphasés ont pris, généralement, les grandeurs fondamentales comme base de modélisation jusqu’aux années 60. Les aspects d’asymétrie étaient, néanmoins, présents et bien analysés grâce à la théorie de décomposition de Fortescue. Le regain d’acuité du phénomène harmonique au début des années70 avait, pour conséquences, des effets nuisibles sur le fonctionnement des réseaux électriques tels que : des dysfonctionnements dans les systèmes de compensation de l’énergie réactive, la diminution des durées de vie des équipements et les surchauffes des conducteurs électriques, … etc.

Les systèmes électriques actuels se dotent massivement de différents types de dispositifs non linéaires à base de semi conducteurs de puissance. Leur intégration est dictée par le besoin à la meilleure maîtrise de l’utilisation de l’énergie électrique et la souplesse de l’exploitation des équipements. Néanmoins, leurs comportements non linéaires contribuent d’avantage, à la croissance de la distorsion dans les réseaux électriques.

Les formes d’ondes de tension et de courant s’écartent de la forme sinusoïdale par la propagation des courants harmoniques, inter harmoniques et sous harmoniques. La distorsion dans les systèmes triphasés prend un sens large couvrant la dualité : Harmonique – asymétrie. La recherche des formulations des grandeurs électriques interprétant, réellement, cette dualité occupe , désormais, l’actualité scientifique.

L’analyse de Fourier demeure la base de l’étude du phénomène harmonique. La valeureuse méthode de Fortescue reste valable pour l’étude des réseaux au contexte de la dualité : Harmonique – asymétrie. L’aspect variable peut être étudié selon des méthodes déterministes et non déterministes.

La disponibilité actuelle des outils mathématiques et physiques, aussi bien performants qu’ils soient, doivent d’avantage garantir une appréciation correcte de la qualité de l’énergie électrique. La révision du cadre contractuel, la recherche de meilleurs moyens d’exploitation et une législation stricte sont impératives pour une meilleure gestion des systèmes électriques modernes.

Nombreux travaux inhérents au sujet de la qualité de l’énergie électrique et, particulièrement, ceux relatifs à l’optimisation de la compensation de l’énergie réactive ont été menés. Le problème de l’optimisation des tailles et des emplacements des condensateurs shunts a été abordé en tenant compte du phénomène harmonique. Des modèles équivalents monophasés ont été utilisés pour l’analyse du problème. Les techniques intelligentes avaient été incorporées pour la recherche d’une compensation optimale. Les optimums de tailles et d’emplacement atteints donnent satisfactions mais, ouvrent aussi

iii

(12)

Résumé

la voix à la recherche de l’impact des conditions de déséquilibre sur les résultats des régimes supposés symétriques.

L’étude que nous avons abordée se situe dans le prolongement des travaux précédents et dont on rappelle, brièvement, les objectifs et éventuellement les aboutissements :

Modélisation triphasée des éléments des systèmes électriques.

Modélisation triphasée du problème d’écoulement de puissance.

Mise au point d’un programme de simulation du modèle triphasé d’écoulement de puissance.

Analyse des grandeurs au contexte de la dualité : Harmonique – asymétrie.

Estimation de la qualité de l’énergie dans le contexte du libre marché.

Modélisation de la pénétration harmonique triphasée.

Caractérisation statistique des régimes aléatoires.

Solutions simultanées pour un ensemble de topologie des réseaux : Utilisation des méthodes déterministes basées sur des manipulations matricielles.

Appréciation qualitative des résultats de simulation au sens des nouvelles formulations de grandeurs électriques.

Enfin, les résultats obtenus par les mesures réelles en milieu industriel, ainsi que, les simulations par ordinateur, confirment bien, la tendance actuelle et incontournable quant à l’incorporation des phénomènes d’asymétrie et non linéaires dans les études des réseaux électriques modernes.

Mots clés : Harmoniques, Asymétrie, Variations d’amplitude de tension fondamentale, Qualité de l’Energie Electrique, Aspect Aléatoire, Topologie Variable, Pénétration Harmonique Triphasée, Solutions Simultanées, Libre Marché de l’Electricité, Surveillance de la QEE

iv

(13)

Abstract

The power systems are undergoing restructuring. The new challenges emerging from the liberalized electrical market require more precise concepts for power quality assessment. The dilemma settled, then, between trends in production processes and power quality requirements. The definition of responsibilities and tasks of various operators should be based on a well-founded equity.

The fundamental quantities have been taken as basis for modeling the three-phase electrical networks up to 1960. The aspects of asymmetry were already present and well analyzed by the Fortescue decomposition theory. The renewed acuity of the harmonic phenomena in the early 1970 had, as consequences, adverse effects on the operation of electrical networks such as breakdowns in the reactive power compensation systems, shortening of useful life of power system components and overheating of their electrical conductors, and their insulation, … etc.

Currently, electrical networks acquire massively different types of non linear based power electronic components. Their integration is dictated by the need of better use of electric energy and of the flexibility of operating modes of equipments. However, their non-linear behaviors contribute more to the growth of the distortion in electrical networks

The waveform of voltage and current deviate from the sinusoidal wave by the propagation of the harmonics, interharmonics and subharmonics currents. The distortion in the three-phase systems takes a broad sense, covering the duality: Harmonic - asymmetry. Currently, the search of adequate electrical quantities formulations characterizing this duality is becoming of a great scientific concern.

The Fourier’s analysis remains the basis for the study of the harmonic phenomena. The elegant method of Fortescue remains valid for the study of electrical networks in the context of harmonic - asymmetry duality. The variable behavior of electric quantities can be studied using deterministic and non deterministic methods.

The current availability of more sophisticated mathematical and physical tools must ensure a correct power quality assessment. The revision of the contract models between different operators, the searching for a better ways of operating modes of power systems and a strict legislation are imperative for better management of modern electrical systems.

Many works inherent to power quality, particularly, those related to optimizing the reactive power compensation have been carried out. The problem of optimizing the sizes and locations of shunt capacitors was discussed taking into account the harmonic phenomena. Single equivalent models have been used for the analysis of the harmonic problem. The intelligent techniques have been incorporated for seeking optimal compensation. The optimization of sizes and locations of capacitors had been reached. However, it also opens the way to search the impact of imbalance conditions on the results of the supposed balanced cases.

v

(14)

Abstract

The study that we dealt with and which is the continuation of the previous works has the following objectives and outcomes:

Three-phase modeling of electrical power system components.

Three-phase load flow modeling.

Customized programming for load flow simulations.

Harmonic - asymmetry duality.

Power quality assessment in the context of open electricity market.

Three-phase harmonic penetration modeling.

Statistical characterization of random behavior of electrical quantities.

Simultaneous solutions of three-phase harmonic penetration using methods based on deterministic matrix manipulations.

Qualitative assessment of simulation results by means of new concepts of electrical quantities.

At last, the obtained results of real measurements in industrial power systems and computer simulations bear out the current trend to study the non linear and unbalance phenomena in modern electrical networks.

Keywords: Harmonics, Unbalance, Fundamental Voltage Variations, Power Quality, Random Aspect, Variable Topology, Three Phase Harmonic Penetration, Simultaneous Solutions, Open Electricity Market, Power quality Monitoring.

vi

(15)

Tableau des acronymes

Abréviations Dénomination

AIEE ASD ASI CBEMA CEI CMS CREG DFT DEI DMS

EMS EN FACTS FFT IEEE IRS ITIC JdB QEE PEBD RMS SCADA SVC TCM TCR TCSC TVM UPFC

American Institute of Electrical Engineering Adjustable speed drive

Alimentation sans interruption

Computer Business Equipment Manufacturers Association Commission d’Electrotechnique Internationale

Centrale de mesure et de surveillance

Commission de régulation de l’électricité et du gaz

Discrete Fourier’s transform = Transformée de Fourrier discrète Dispositif électronique intelligent

Supervisory control and data acquisition Energy management systems

European norme

Flexible AC transmission system = Contrôleur flexible à CA Fast Fourier’s transform = Transformée de Fourier rapide Institute of Electrical and Electronics Engineers

Impédance resistive shunt

Information Technology Industry Council Jeu de barres

Qualité de l’énergie électrique Polyéthylène basse densité

Relais numérique de mesure et de protection multifonctions Supervisory control and data acquisition

Static Var Compensator = Contrôleur de tension shunt Transformateur de courant de mesure

Thyristor-controlled reactor = Réactance contrôlée par les thyristors

Thyristor-controlled series capacitors = Condensateur série contrôlé par thyristors Groupe : Transformateur – variateur – Moteur

Unified power flow controller = Contrôleur d’écoulement de puissance unifié

vii

(16)

Tableau des symboles

Symboles Dénomination Unités

D_B EPTF FD FDCI FDCV FPA

FP_e FPV

MIC MIHNT PCC PH

PH PHTM QB

Scc S_A Se1

SeN

S_V TDH TDHIe

TDHVe

THN TTHN VIEI VIEV XA

XD

Puissance de distorsion de Budeanu

Ecoulement de puissance triphasé fondamental Facteur de déséquilibre

Facteur de déséquilibre complexe de courant Facteur de déséquilibre complexe de tension Facteur de puissance arithmétique

Facteur de puissance effectif Facteur de puissance vectoriel Méthode d’injection de courant

Matrice impédance harmonique nodale triphasée Point de couplage commun

Puissance active harmonique Pénétration harmonique.

Pénétration harmonique triphasée modifiée Puissance réactive de Budeanu

Puissance de court – circuit Puissance apparente arithmétique

Puissance apparente effective fondamentale Puissance apparente effective non fondamentale Puissance apparente vectorielle

Taux de distorsion harmonique

Taux de distorsion harmonique effectif de courant Taux de distorsion harmonique effectif de tension Tension harmonique nodale

Tension triphasée harmonique nodale Vecteur instantané d’espace de courant Vecteur instantané d’espace de tension

Composante aléatoire (de courant harmonique) Composante déterministe (de courant harmonique)

[Var]

- - - - - - - - - - [W]

- - [Var]

[VA]

- - - [V]

[V]

[A]

[V]

[A]

viii

(17)

Liste des figures

Chapitre Titre Page

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Phénomène de papillotement ...

Creux de tension lors d’un court circuit ...

Creux de tension lors d’un démarrage de moteur ...

Déviations de l’amplitude de la tension au sens de la norme EN50160 ...

Déviations de l’amplitude de la tension au sens de la norme IEEE Std 1159 - 1995 ...

18 19 20 21 21

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

Structure classique des systèmes électriques ...

Structure de dérégulation des systèmes électriques ...

Modèle PoolCo ...

Modèle basé sur la transaction bilatérale ...

Contrats de la QEE dans le contexte de dérégulation ...

26 26 28 29 38

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10

3.11 3.12 3.13 3.14 3.15

Représentation en séries de Fourier d’un signal déformé ...

Composantes symétriques des grandeurs triphasées harmoniques ...

Décomposition des tensions simples non sinusoïdales et déséquilibrées ...

Circuits électrique triphasé ...

Circuits électrique triphasé déséquilibré ...

Balayage fréquentiel des éléments de la MINTH selon la référence des phases...

Balayage fréquentiel des impédances cycliques du sous ensemble G1(cas d’équilibre) ...

Allures de Z_éq12(h) en fonction de d_cc ...

Balayage fréquentiel d’éléments de la MINTH. Référence cyclique (cas déséquilibré) ...

Spectre des tensions harmoniques cycliques du sous ensemble G1 ...

Tensions harmoniques cycliques du 7^ème ordre du 3^ème scénario ...

Spectre des tensions harmoniques cycliques du sous ensemble G₂ ...

Tensions harmoniques cycliques du 5^ème ordre du 3^ème scénario ...

Puissance électrique au sens de la norme IEEE 1459 - 2000 ...

Classification des différents types de creux de tension ...

40 45 46 47 49 50 50 51 51 52 53 53 54 62 68

xi

(18)

Liste des figures

Liste des figures suite

Chapitre Titre ^Page 4.1

4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23

Evolution de la surveillance de la QEE ...

Diagramme d’un nœud de mesure de la QEE ...

Diagramme d’un réseau de surveillance distribuée ...

Vecteur instantané d’espace en coordonnées rectangulaires ...

Allure des modules des vecteurs instantanés d’espace ...

Vecteur instantané d’espace en coordonnées rectangulaires (cas de déséquilibre) ...

Allure des modules des vecteurs instantanés d’espace (cas de déséquilibre) ...

Courbes CBEMA ...

Courbes ITIC ...

PCC en amont du transformateur d’alimentation...

PCC en aval du transformateur d’alimentation ...

Schéma unifilaire du site de mesure...

Schéma synoptique de polymérisation d’éthylène ...

Processus industriel d’extrusion du produit fini ...

Dispositifs électroniques intelligents (DEI) ...

Processus industriel de compression du Gaz Ethylène ...

Courants efficaces mesurés ...

Fréquence d’occurrence des courants efficaces mesurés ...

Composantes du courant efficace harmonique global de la phase a ...

Composantes du courant efficace harmonique fondamentale de la phase a ...

Composantes du courant efficace harmonique d’ordre 5 de la phase a ...

Composantes du courant efficace harmonique d’ordre 7 de la phase a ...

Diagramme vectoriel des courants triphasés asymétriques ...

71 73 73 77 77 79 79 80 80 82 82 86 87 87 88 88 90 92 94 94 94 95 98 5.1

5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.17 5.18 5.19

Modèle en forme de π des lignes ...

Représentation des sources harmoniques : Schéma équivalent de Norton ...

Réseau de distribution radiale triphasé avec capacités shunts et 1 source non linéaire ...

Balayage fréquentiel simultané du premsier scénario ...

Balayage fréquentiel simultané du deuxième scénario ...

Profil de tension fondamentale du premier scénario ...

Profil de tension fondamentale du deuxième scénario ...

Amplitudes des FDCV ...

Angles de phase des FDCV ...

Taux de distorsion harmonique des phases et TDHe ...

Composantes symétriques harmoniques d’équilibre, 1^er et 2^ème déséquilibre. Cas 1 ...

Composantes symétriques harmoniques 1^er et 2^ème déséquilibre. Cas 1 ...

Composantes symétriques harmoniques d’équilibre, 1^er et 2^ème déséquilibre. Cas 2 ...

Composantes symétriques harmoniques 1^er et 2^ème déséquilibre. Cas 2 ...

Allures des véq relatives au JdB 8 ...

Allures des vpd et vsd relatives au JdB 8 ...

Modules du vecteur instantané d’espace relatifs au JdB 8 ...

Représentation graphique des tensions des JdB 5 (cas sans compensation) ...

Représentation graphique des tensions des JdB 8 (cas sans compensation) ...

101 102 105 113 114 115 115 119 119 122 124 124 125 125 126 126 127 128 128

x

(19)

Liste des tableaux

xi

Liste des tableaux

Chapitre Titre Page

1.1 1.2 1.3 1.4 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.17

Catégories des phénomènes de la QEE selon la CEI ...

Classification des divers phénomènes de la QEE...

Classification des sources harmoniques ...

Système classique d’indices de la QEE ...

Classification des rangs harmoniques selon leur séquence de rotation ...

Données de tensions harmoniques simples ...

Tensions et courants harmoniques en pourcent ...

Tensions, courants et puissances effectifs, exemple 1 ...

Données de tensions et courants harmoniques simples ...

Tensions, courants et puissances effectif, exemple 2 ...

Résultats des facteurs de déséquilibre et des facteurs de puissance ...

Avantages et inconvénients des filtres passifs ...

Avantages et inconvénients des filtres actifs ...

Avantages et inconvénients des dispositifs de contrôle de la QEE ...

Description statistique des résultats de mesure ...

Limites des courants harmoniques des variateurs de vitesse ...

Niveaux des valeurs statistiques des courants (% du fondamental) ...

Résultats de mesures des tensions harmoniques composées ...

Résultats de calcul analytique ...

Paramètres des branches en [pu] ...

Données des puissances réactives en [pu] ...

Données des puissances actives en [pu] ...

Résultats du cas équilibré sans compensation ...

Tailles disponibles des capacités triphasée en [pu] ...

Résultats du TDH relatifs au premier scénario ...

Résultats du TDH relatifs au deuxième scénario ...

Tensions triphasées fondamentales nodales ...

Angles correspondant aux tensions triphasées fondamentales nodales ...

Module et angles des facteurs de déséquilibre ...

Résultats des TDHik [%] ...

Résultats des TDHe [%] ...

Tensions effectives des JdB 5, 6, 7 et 8 ...

Module du FDCV des JdB 5, 6, 7 et 8...

Tensions effectives harmoniques d’ordres 5 et 7 ...

Facteurs de puissance et puissances effectives du JdB 5 ...

Facteurs de puissance et puissances effectives du JdB 8 ...

14 15 17 23 44 46 65 65 66 66 78 84 85 86 92 95 95 96 98 111 111 111 112 112 116 116 117 118 120 122 122 130 130 130 131 131

(20)

INTRODUCTION GENERALE

A. ETUDE ET SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE B. FORMULATION DU PROBLEME

C. BUTS ET OBJECTIFS

D. CONTRIBUTIONS DU PRESENT TRAVAIL E. ORGANISATION DE LA THESE

F. TRAVAUX SCIENTIFIQUES REALISES a. Publications internationales

b. Communications internationales

c. Encadrement de projets de fin d’étude (Diplôme d’ingénieur)

d. Projets de recherches

(21)

Introduction générale

A. ETUDE ET SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

Le terme qualité de l’énergie électrique (QEE) est appliqué à une grande variété de phénomènes au sein des systèmes électriques. Dans les 3 dernières décennies, les applications croissantes des équipements électroniques ainsi que les générateurs répartis ont amplifié l’intérêt accordé à la QEE.

Le phénomène d’asymétrie est, vivement, considéré parmi les sujets de la QEE. La méthode de Fortescue a facilité l’étude des grandeurs déséquilibrées à la fréquence fondamentale en introduisant le concept des composantes symétriques [1]. Les applications des méthodes évoluées basées sur les séries et la transformée de Fourier ont commencé au cours des années 6O [2]. Elles servaient, surtout, à l’analyse et à la mesure d’un autre sujet de la QEE qui est la pollution harmonique. Des solutions basées sur le principe de filtrage passif ont été proposées pour son atténuation [3]. Mais, vu que sa propagation, en ces temps, était moins préoccupante, on s’intéressait à l’amélioration du modèle de l’écoulement de puissance monophasé à la fréquence fondamental en agissant sur la structure du Jacobien [4] – [5]. Les perturbations réciproques des équipements électroniques de puissance et des réseaux en termes de pollution harmonique, ont été soulevées un peu plus tard, dans [6] – [7].

Les phénomènes inhérents à la pollution harmonique se manifestaient, d’avantage, dans les réseaux électriques. Les études se penchaient, de plus en plus, vers ses phénomènes tout en conservant l’aspect linéaire pour certains régimes. En effet, les défauts asymétriques des réseaux électriques linéaires ont été bien analysés grâce aux composantes symétriques [8].

Une première norme relative au contrôle harmonique en présence des équipements de compensation de la puissance réactive et des convertisseurs statiques a été établie [9]. Cependant, l’aspect linéaire continuait à caractériser les méthodes d’étude de la compensation de la puissance réactive [10] – [11].

Au cours des années 80, on assistait à un amalgame d’études oscillant entre aspects non linéaire et linéaire. Pour le premier, les concepts des sources et de pénétrations harmoniques ainsi que leurs caractères non actifs et variables ont été, particulièrement, examinées [12] – [14]. Pour le second, le problème d’optimisation de la compensation de l’énergie réactive à la fréquence fondamentale continua à intéresser les chercheurs [15] – [16]. On s’intéressait à la configuration monophasée en ignorant l’effet du déséquilibre bien que le modèle triphasé ait été, également, abordé [17].

Les années 90 ont enregistré une avancée considérable vers l’étude des systèmes non linéaires et asymétriques. Les abstractions simplificatrices de symétrie et de linéarité avaient été, expressément, remises en question. On les garde, cependant, pour l’appréciation référentielle.

En effet, la prise en charge du problème harmonique dans l’optimisation de la compensation de l’énergie réactive et son interprétation physique, ont été formulées [18] – [22]. La norme IEEE Std 519 – 81 [9], connaissait une révision présentée dans sa nouvelle version [23]. Le vecteur instantané d’espace comme outil d’analyse a été proposé [24]. D’autres réflexions vers de nouveaux concepts de la puissance apparente s’imposaient d’autant plus qu’il a été soulevé que les ordres harmoniques non caractéristiques avaient pour cause le phénomène d’asymétrie [25] – [28].

Le regain d’acuité du phénomène harmonique faisait l’objet d’une attention particulière quant à sa surveillance et sa détection [29] – [30]. Les recommandations d’usage des FACTS s’accentuaient au

1

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même rythme que la multiplication des aléas de la dualité : Harmoniques – asymétrie [31] – [43].

Dans ce contexte, la recherche de nouveaux concepts de grandeurs électriques donnant meilleure précision aux structures tarifaires, l’incorporation des modèles probabilistes et l’amélioration de l’instrumentation de mesure et de protection ont fait l’objet de diverses investigations. Il a été, aussi, recommandé que les creux de tensions, également, un sujet important de la QEE, soient mieux maîtrisés en les incorporant comme fonctionnalité au sein des instruments de protection [44].

L’abandon des procédés électromécaniques de commande électrique au profit des convertisseurs statiques à caractères non linéaires a été, unanimement, suivi partout dans le monde. L’intégration progressive des FACTS rend les systèmes électriques plus dynamiques, plus actifs et plus intelligents.

Cette modernisation se consolide par plus de perfection de la modélisation et la mesure du phénomène harmonique ainsi que la définition de la puissance apparente correspondante [45] – [47].

L’application d’une nouvelle méthode basée sur l’injection du courant pour l’écoulement de puissance monophasé a été proposée [48].

Les années 2000 enregistrent une tendance double pour l’étude des systèmes électriques. L’une est une recrudescence de travaux et d’ouvrages sur la QEE. La seconde est la concrétisation des nouveaux modes de gestion basés sur l’ouverture vers le marché libre. A notre avis, l’approche qualitative dans les études des systèmes électriques a été consolidée, au cours de cette décennie, selon une optique de modernisation et de dérégulation. L’ensemble des contributions se succédaient selon la philosophie de l’optique citée. Les mêmes thèmes sont, souvent, repris mais avec des contenus en constante amélioration.

En effet, les phénomènes de la QEE ont été, profondément, évalués [49]. On y trouve, aussi, des aspects de synthèse extraits d’ouvrages antécédents [12] et [17]. Un raisonnement causes à effets selon un rapprochement cartésien entre modernisation et dérégulation a été, exhaustivement, présenté [50].

Une orientation vers plus de perfectionnement dans les études qualitatives dans le contexte de dérégulation a été signifiée [51] – [52]. La validité de la méthode de détection des perturbateurs harmoniques basée sur la puissance harmonique active a été remise en question [53]. Une recommandation pour l’usage des systèmes numériques de protection électrique dans la surveillance qualitative a été formulée [54]. Le compensateur LC a été proposé comme configuration adéquate à l’atténuation harmonique [55]. Dans la référence [56], le filtrage actif a été élargi pour prendre en charge la correction du déséquilibre et la suppression des ordres homopolaires soulevés, déjà, dans [26] et [28]. La méthode de résolution de l’écoulement de puissance cité dans la référence [48]

connaissait une extension vers le cas triphasé [57]. D’autre part, le sujet de la stabilité a été, également, analysé dans le contexte de dérégulation [58]. L’intérêt de ses études se confinait dans une vision stratégique [59].

Les sujets de la QEE et, surtout, la modélisation harmonique marquaient, d’avantage, l’actualité en soulevant l’aspect d’imprécision relatif aux ordres harmoniques fractionnels [60] – [64]. L’indexation qualitative s’intéressait aux déviations de l’amplitude de la tension fondamentale. Elle présentait, particulièrement, le facteur de déséquilibre de tension et les courbes CBEMA et ITIC comme importants indicateurs des états qualitatifs des systèmes électriques [65] – [68].

2

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L’environnement électrique se démarque d’avantage des procédés classiques relatifs à la structure verticalement intégrée. La QEE, les générateurs répartis, les nouveaux modèles du libre marché et de nouvelles lectures normatives constituaient les préalables à l’instauration effective de la compétition [69] – [76].

La nouvelle norme IEEE 1459 – 2000 proposait les grandeurs effectives comme meilleure interprétation mathématique du transit énergétique dans les circuits électriques non linéaires et asymétriques [77]. Le modèle probabiliste est proposé sous forme bidimensionnelle pour caractériser d’une part, l’aspect aléatoire des amplitudes et des angles de phase des composantes harmoniques, et d’autre part, son intégration dans la lecture normalisée [78] – [79].

On attribue aux FACTS le mérite d’amélioration des performances des systèmes électriques. Dans la référence [80], l’aspect non linéaire des SVC a été, minutieusement, identifié. Un compromis QEE - performance représente un thème devant faire l’objet d’investigations. Généralement, les sources harmoniques sont des dispositifs conçus sur la base du principe électromagnétique ou sur celui de l’électronique de puissance. Le four à arc, en est une, un peu particulière et bien analysée dans la référence [81].

L’état de l’art inhérent aux phénomènes de la QEE a été, indéniablement, formulé dans la référence [82]. Nous pensons que cet ouvrage a bien fait de marier les approches pratique, didactique et théorique. C’est l’un des rares ouvrages qui se sont prononcés dans le domaine de la QEE d’une manière plus explicite. La révision de la norme IEEE Std 1159 – 95 [29], présentée comme étant IEEE Std 1159 – 2003 [83], offrait une bonne ligne de conduite pour le transfert et la communication des données qualitatives.

Dans la référence [84], une procédure de pénalisation contre les mauvais profils de consommation de la puissance réactive a été analysée. Elle demeure, cependant, moins équitable au regard de l’analyse plus réaliste présentée dans la référence [85]. En plus, l’absence d’indication inhérente à la fiabilité de l’alimentation électrique telles que celles contenues dans la référence [86], confirme le besoin à des analyses plus perfectionnées.

Au demeurant, les harmoniques, l’asymétrie et les creux de tension continuaient à marquer la prédominance sur les autres sujets de la QEE.

Une rétrospective sur la pénétration harmonique, son caractère de foisonnement et des configurations paramétriques de filtres ont été présentés dans les références [87] – [90].

Le vecteur instantané d’espace, souvent, utilisé dans l’analyse des déviations de tension, est proposé comme puissant outil de diagnostic de la pollution harmonique [91].

Une idée inédite concernant les composantes symétriques harmoniques a été proposée dans la référence [92].

Les profils des tensions fondamentales nodales peuvent être améliorés par l’apport des générateurs répartis [93]. Ces derniers contiennent des équipements électromagnétiques ou électroniques. Ils doivent faire l’objet d’évaluations de leur pouvoir de génération harmonique [94].

3

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Bien que le Flicker ait été associé au phénomène des inters harmoniques [81], il est, surtout, visible aux niveaux des circuits monophasés. Son impact sur l’acuité visuelle et les maux de tête conduisant à des gênes mentales, sont les principales préoccupations en terme qualitatif [95].

Plus profondément, les creux de tension ont été analysés en considérant leurs configurations triphasées dans le plan complexe [96].

Les efforts consentis pour l’établissement de la norme IEEE 1459 - 2000 sont suivis par d’autres qui insistaient en faveur de son adoption dans le domaine de la mesure et la tarification au sein des systèmes électriques réels [97] – [98].

L’optimisation de la compensation de la puissance réactive citée dans les références [19] – [22] est reformulée par l’introduction de l’approche floue [99].

Une nouvelle méthode de détection des pollueurs harmoniques est proposée [100]. Elle a été présentée à titre palliatif à celle citée dans la référence [53].

Dans la référence [101], le balayage fréquentiel relatif aux éléments de la matrice impédance nodale triphasée est proposé. Une méthode très intéressante qui détermine les risques de résonance en présence des conditions de déséquilibre. Néanmoins, elle a été appliquée, uniquement, dans le référentiel des phases. Une expression de la puissance apparente effective est déduite à partir d’une approche théorique basée sur la technique du multiplicateur de Lagrange [102] – [103]. Un glossaire relatif au filtrage actif a été dressé en guise de dépollution harmonique dynamique [104]. Des aspects de tarification ont été présentés dans les références [105] – [108]. La norme IEEE Std 1459 - 2000 a été présentée comme un meilleur support au sens de la tarification [109]. Une méthode implicite donnant les composantes symétriques à la fréquence fondamentale sans avoir recours à une mesure vectorielle a été présentée [110]. Elle est nécessaire pour les systèmes ayant une instrumentation peu sophistiquée.

L’aspect commercial dans le contexte du libre marché a été analysé par le principe d’enchère [111].

Des règles générales correspondant aux perspectives d’installation des générateurs répartis ont été recommandées dans la référence [112]. L’optimisation formulée dans les références [102] – [103] a été généralisée pour tenir compte de la dissymétrie paramétrique [113]. On y parle, également, de théorie moderne d’étude des circuits électriques pouvant être intégrée, facilement, dans les procédés de mesure [114]. Ces nouvelles attributions restent ouvertes pour plus de sophistications. En effet, les ordres fractionnels sont corrélés avec le confort visuel [115] – [116]. Egalement, les déviations de tension et ses déformations d’onde ont été analysées selon des visions d’ouverture et futuristes [117] – [119]. Les perspectives d’évolution des normes et des méthodes de détection des responsables de perturbations ont été détaillées dans les références [120] – [121].

Un aspect de changement topologique shunt dans un réseau de distribution non linéaire et asymétrique a été simulé [122]. Le modèle déterministe présenté dans [14] a été utilisé pour obtenir des solutions simultanées. Les perspectives d’usage des FACTS ont été conditionnées par l’analyse harmonique [123]. Cette considération est impérative d’autant plus, que le libre marché implique la révision du cadre réglementaire relatif, surtout, à celui de la tarification de l’énergie électrique [124] – [126].

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Des simulations sur un réseau radial de distribution basée sur le concept moderne des grandeurs effectives ont été réalisées [127] – [129]. Une investigation pratique inhérente à la pollution harmonique dans un site industriel a été menée [130].

La norme 1459 – 2000 [77], connaissait une révision en 2010 [131]. On y trouve, tout particulièrement, des exigences d’ordre technique relatives à la précision de l’opération de fenêtrage et d’intégration. Cela conforterait le domaine de mesure et contribuerait à une meilleure organisation de l’instrumentation nécessaire [132]. Une nouvelle technique de balayage fréquentiel basée sur les composantes harmoniques symétriques a été proposée dans [133].

Désormais, tout flux d’énergie électrique ou conversion électro-énergétique doit faire, préalablement, l’objet d’études ou d’analyses. Sa supervision que se soit en temps réel, ou en temps différé, s’inscrit dans les tendances modernes d’exploitation. L’énergie électrique serait utilisée, donc, pour des fins de service rendu ciblant certains objectifs d’usage. Dans cette optique, l’approche qualité serait la discipline garante d’une équité entre des intervenants hétérogènes en termes de bon usage. Le contexte du libre marché qu’on s’efforce à l’inculquer comme culture sociale partout dans le monde, diversifie les intervenants dans la chaîne du produit électrique. Il promet à la QEE des axes et des créneaux regroupant à la fois des recherches fondamentales, expérimentales et technico – économiques.

La QEE nécessite des interprétations mathématiques devant s’assortir à des appréciations indiciaires.

Elle serait, alors, tributaire d’une instrumentation bien appropriée. En conséquence, la supervision des systèmes électriques se baserait sur des indications qualitatives auxquelles, les acteurs de la chaîne du produit électrique devraient respecter leurs limites extrémales. Chaque intervenant serait dans l’obligation de contrôler ses installations électriques et utiliser ses outils d’exploitation et de gestion au mieux de l’intérêt général. Un effort conjugué de tous les intervenants dans la chaîne du produit électrique n’est, à priori, qu’un prélude à la consolidation d’un comportement quasi – idéal des systèmes électriques.

B. FORMULATION DU PROBLEME

Dans l’ancien schéma où régnait le monopole d’état sur les missions de production et de distribution de l’énergie électrique, le souci majeur partagé par le fournisseur et le consommateur résidait dans la satisfaction, à tout instant, des demandes en puissance. Le problème de la modulation de la puissance appelée dans les réseaux s’avérait, alors, une contrainte pour les fournisseurs. Ces derniers devaient, donc, le contourner pour veiller, globalement, au maintien de la stabilité de fonctionnement des réseaux électriques et par conséquent, le maintien de la continuité de service.

Dans ce contexte, la stabilité et la sécurité de fonctionnement occupaient les devants des études inhérentes aux réseaux électriques. Les études de la stabilité transitoire, dynamique lente ou en petits mouvements représentaient en terme matériel, tout un arsenal de sauvegarde des plans de tensions et de maintien de la fréquence. Ceci était suffisant pour déclarer la maitrise de la gestion des systèmes électriques avec une meilleure qualité de service rendue aux consommateurs.

Néanmoins, cette appréciation globale du service des réseaux électriques occulte d’autres aspects dégradant la QEE. On cite, essentiellement, les harmoniques, le déséquilibre, le papillotement, … etc.

5

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Comme ces derniers sont des perturbations agissantes, en général, en régime permanent, ils occasionneraient, par retour d’effet, certaines incohérences qui seraient payées, fortuitement, par le fournisseur ou le consommateur sans caractérisation prononcée. Cela serait plus ressenti, actuellement, du fait de la tendance croissante de modernisation et de restructuration que subissent, en général, les systèmes électro – énergétiques. La tendance contemporaine des systèmes électriques se caractérisent, essentiellement, par :

Le libre marché.

L’intégration massive de différents dispositifs électrotechniques non linéaires.

L’introduction des générateurs répartis.

La multiplication très accentuée de l’utilisation des matériels électronique et informatique à tous les niveaux d’utilisation de l’énergie électrique.

La prolifération des systèmes de conduite des différents types de réseaux électriques tels que les systèmes SCADA (Supervisory control and data acquisition), EMS (Energy management systems) et DMS (Distribution management systems).

La promotion de la surveillance et le contrôle de la QEE.

Le libre marché n’introduit pas de nouveaux phénomènes qualitatifs. Il exige, en revanche, plus de rigueur à l’appréciation de ceux existants. Les comportements non linéaires, asymétriques et variables des grandeurs électriques sont inévitables dans les différents réseaux électriques. Des méthodes déterministes et probabilistes sont nécessaires à leur analyse. La lecture statistique s’avère, aussi, comme perspective potentielle à la rédaction des normes, surtout, dans le libre marché.

Dans cette optique, les analyses relatives aux harmoniques et aux creux de tensions doivent être corrélées avec le comportement asymétrique des grandeurs électriques. Les modèles d’écoulement de puissance, que se soient, à la fréquence fondamentale ou aux fréquences harmoniques, ont été abordés, le plus souvent, selon la configuration monophasée équivalente. Ils servaient comme référence d’étude et n’interprétaient pas les situations réelles. Ils doivent être, alors, reformulés pour prendre en compte la disposition réelle triphasée. Récemment, la méthode d’injection de courant a été proposée pour la résolution du problème d’écoulement de puissance triphasé à la fréquence fondamentale. Elle donne une rapide convergence vers les solutions. Ces dernières offrent des informations précieuses relatives aux profils des tensions triphasées nodales déséquilibrés. Elles sont, également, utilisées pour définir la pénétration harmonique triphasée.

Le comportement asymétrique peut se produire sous différentes formes. Il peut résulter des modifications série ou parallèle au sein des réseaux électriques. Par conséquent, on ne peut le traiter qu’au cas par cas. A cet effet, son étude par processus simultané est bien recommandée.

Actuellement, on assiste à la définition d’une théorie moderne d’étude des réseaux électriques triphasés non linéaires et asymétriques. Les grandeurs triphasées instantanées sont, désormais, réécrites sous formes de séries de Fourier. De nouveaux concepts de la puissance apparente sont proposés pour interpréter, réellement, la nature physique des transites d’énergie électrique. Ces nouveaux créneaux fournissent de nouveaux indicateurs de la QEE, aptes à interpréter, fidèlement, leurs, éventuels, aléas.

6

(27)

Il revient plus que nécessaire, dans le très proche avenir, de considérer dans les tâches d’exploitation, de planification et surtout de tarification, de nouveaux indicateurs de qualité. Certains sont, déjà, recommandés par de nouvelles normes, à l’instar, de la IEEE Std 1459 – 2000, … etc. Sur les plans des stratégies, nous pensons que l’adoption des nouveaux modèles et concepts cités, s’adapteraient, convenablement, aux nouveaux schémas libéraux du marché de l’électricité, tels que les modes des transactions bilatérales, ceux de concessions, … etc.

C. BUTS ET OBJECTIFS

Les objectifs de cette recherche sont :

L’identification des méthodes et moyens de mesures caractérisant une lecture correcte des grandeurs électriques. La technologie numérique servira à incorporer dans les systèmes de mesure, des fonctionnalités couvrant toutes les exigences de mesures avec, fort probablement, de meilleures précisions.

La présentation de nouvelles formulations mathématiques donnant une lecture plus réalistes des phénomènes récidivistes des harmoniques. La présentation de la nouvelle norme IEEE Std 1459 comme document de base servant, au mieux, à qualifier le produit électrique dans son nouvel environnement marqué par la modernisation et la libéralisation.

La promotion de la surveillance et du contrôle de la QEE par la mise en évidence d’indices cohérents aptes à assurer, systématiquement, un jugement adéquat et correct sur les pollueurs. La détection des sources de perturbation et la pénalisation des perturbateurs comme étant des mécanismes de gestion incontournables dans le contexte du libre marché.

Le développement de nouveaux outils d’étude des circuits électriques en introduisant un nouveau concept d’impédances harmoniques cycliques. Egalement, une extension de l’expression de la puissance apparente effective aux composantes symétriques harmoniques est à mettre en évidence.

La modélisation du problème de l’écoulement de puissance tenant compte de l’aspect asymétrique et harmonique. L’établissement de la technique du balayage fréquentiel triphasé simultanée par la méthode de Housholder. Le développement de la dite technique par l’intégration des impédances harmoniques cycliques d’où, une alternative à la caractérisation de la réponse harmonique en présence du déséquilibre. Les procédures de dépollution harmonique et d’équilibrage seraient, également, remises en valeur par le biais de cette nouvelle technique.

D. CONTRIBUTIONS DU PRESENT TRAVAIL

Les nouveaux défis émergeant de la libéralisation du marché de l’électricité exigent en matière de qualité plus de rigueur. Le dilemme s’installe alors entre les tendances de la productique et les exigences de la QEE. La définition des responsabilités et des rôles des différents opérateurs devrait reposer sur des bases d’équité bien fondées.

Les propositions les plus récentes sont présentées pour une analyse harmonique plus perfectionnée.

Des notions relatives au phénomène d’asymétrie des grandeurs déformées ont été définies. Elles 7