Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet ensemble de trois articles porte sur les stations de conversion des liaisons à courant continu haute tension (HVDC) utilisant des convertisseurs source de tension (VSC). Il est structuré en trois volets successifs : le premier présente les principes généraux, le second aborde les stratégies de contrôle et de protection, et le dernier traite des modèles et études associés. Ce second article traite spécifiquement des systèmes de contrôle et de protection des stations de conversion pour les liaisons à courant continu haute tension utilisant des convertisseurs source de tension. Les principes de base de contrôle de ce type de convertisseur sont décrits en s'appuyant sur des justifications théoriques. Ensuite les différentes couches de contrôle sont présentées. Enfin un aperçu des stratégies de protection de ces convertisseurs est fourni dans la dernière section.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre Rault : Ingénieur - RTE, France
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Sébastien Dennetière : Ingénieur - RTE, France
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Hani Saad : Ingénieur - ACDC Transient, France
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Anton Stepanov : Ingénieur - PGSTech, Canada
INTRODUCTION
Cet article constitue le deuxième volet de la série « Stations de conversion source de tension pour le transport de l’énergie électrique en courant continu ». Il fait suite au premier article [D 4 764], qui présente les principes généraux et les éléments constitutifs des stations HVDC-VSC. Ce deuxième article est consacré aux principes de contrôle-commande et de protection des stations à convertisseurs modulaires multiniveaux (MMC). Il décrit les structures de contrôle couramment mises en œuvre, les mécanismes de régulation associés, ainsi que les dispositifs de protection spécifiques à ce type d’architecture. Ces notions sont essentielles pour comprendre le comportement dynamique de la station, qui sera illustré dans le troisième article [D 4 766] à travers des études et simulations électrotechniques.
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MOTS-CLÉS
courant continu haute tension convertisseur source de tension transport de l'électricité contrôle-commande
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Présentation
Principe de contrôle-commande de la puissance d’un convertisseur connecté au réseau CA1. Présentation des systèmes de contrôle et de protections
Le contrôle-commande et la protection d’un convertisseur sont réalisés en plusieurs couches hiérarchisées comme montré à la figure 1. Les fonctions de type contrôle-commande permettent de piloter la station de conversion afin que celle-ci réponde aux consignes envoyées par l’opérateur du réseau alors que les fonctions de protection surveillent l’état de la station de conversion pour détecter un fonctionnement anormal et entreprennent des actions avant que celui-ci engendre des dégâts importants sur le matériel.
L’opérateur du réseau de transport d’électricité gère les infrastructures du système électrique et assure le contrôle des flux de puissance ainsi que de la tension sur l’ensemble du réseau, y compris les échanges avec les pays voisins. À ce titre, depuis le centre de contrôle national, il pilote à distance les liaisons HVDC en envoyant des consignes simples, telles que le lancement d’une séquence de démarrage ou d’arrêt, la programmation de la puissance sur une journée ou encore le changement de mode de contrôle.
Sur site, le contrôle-commande de la station de conversion reçoit les consignes du centre de contrôle national ou de l’interface humain-machine (IHM) lorsque la station est pilotée en mode local. Il assure la coordination entre les stations de conversion situées aux extrémités de la liaison HVDC. Il orchestre les séquences d’ouverture et de fermeture des sectionneurs et des disjoncteurs, coordonne les modes de contrôle, vérifie les conditions d’interverrouillage et transmet finalement aux contrôleurs de niveaux inférieurs les consignes nécessaires.
Le contrôle-commande et la protection sont divisés en couches de haut niveau pour les fonctions les plus lentes et couches de bas niveau pour les fonctions les plus rapides. Pour la partie contrôle on parle de boucles de contrôle internes et externes. Les boucles lentes (externes) génèrent les signaux de référence pour les boucles plus rapides (internes).
Généralement les fonctions de contrôle-commande et de protection de hauts niveaux sont réparties dans des contrôleurs indépendants, alors que pour les fonctions de bas niveau, étant donné le besoin de rapidité, les fonctions de contrôle, de commande et de protection sont implémentées dans le même contrôleur.
Chaque constructeur a développé sa propre philosophie de contrôle-commande...
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Présentation des systèmes de contrôle et de protections
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ROHNER (S.), BERNET (S.), HILLER (M.), SOMMER (R.) - Analysis and Simulation of a 6 kV, 6 MVA Modular Multilevel Converter. - IEEE Industrial Electronics Annual Conference, Porto (2009).
-
(2) - WORKING GROUP B4.57 - Guide for the Development of Models for HVDC Converters in a HVDC Grid. - CIGRE Technical Brochure, vol. 604 (2014).
-
(3) - ANDERSON (P.M.), FOUAD (A.A.) - Power system control and stability. - John Wiley & Sons (2008).
-
(4) - ZHANG (L.) - Modeling and Control of VSC-HVDC links connected to weak AC systems. - Stockholm: KTH University (2010).
-
(5) - SCHÖLL (C.) - Design and Simulation-based Comparison of Grid-Forming Converter Control Concepts. - 20th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Power Plants (2021).
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