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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Principe de fonctionnement d’une liaison HVDC-VSC raccordée à un réseau isolé (parc éolien, zone éloignée)7. Principe de fonctionnement d’une liaison HVDC-VSC raccordée au réseau de transport
Dans une liaison HVDC-VSC raccordée au réseau de transport, une station pilote la puissance à travers la liaison, cette station est en contrôle de puissance active, alors que la station de l’autre côté maintient une tension CC constante sur le bus CC, elle est en contrôle de tension CC. Le choix de la station qui pilote la puissance et de celle qui contrôle la tension CC n’est pas dépendant du sens du transit de la puissance et il est possible d’inverser leurs rôles.
D’un point de vue énergétique, le système CC peut être considéré comme un condensateur équivalent, comprenant les condensateurs de chaque station ainsi que la capacité shunt linéique des câbles souterrains ou lignes aériennes. Ce condensateur équivalent aura tendance à se charger si les puissances entrantes dans le système CC sont plus importantes que les puissances sortantes incluant les pertes, et vice versa. Ainsi, en contrôlant la tension CC à une valeur constante, la station en contrôle de tension CC maintiendra l’équilibre des puissances entrantes et sortantes du système CC.
Comme abordé dans les sections précédentes, une station de conversion HVDC-VSC peut contrôler les puissances active et réactive de manière indépendante. Ainsi, quant à la composante réactive, chaque station peut contrôler la tension CA ou puissance réactive échangée avec le réseau CA de manière autonome. Ce choix sera défini par les conditions d’accès au réseau de transport et le type de réglage de tension CA souhaité par le gestionnaire du réseau de transport. Un schéma de principe est donné en figure 19.
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Principe de fonctionnement d’une liaison HVDC-VSC raccordée au réseau de transport
BIBLIOGRAPHIE
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(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).
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(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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