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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Conclusion9. Systèmes de protections pour les convertisseurs HVDC-VSC
L’objectif du système de protection est de mettre rapidement la liaison HVDC hors service en cas de défaut, comme lors d’un court-circuit éliminé trop tardivement sur le réseau CA ou lorsque la station HVDC commence à fonctionner d'une manière inhabituelle susceptible de causer des dommages ou d'interférer avec le fonctionnement du reste du réseau. Le système de protection envoie alors un ordre de blocage aux valves puis un ordre d’ouverture aux disjoncteurs CA aux interfaces avec le réseau CA afin d’isoler la liaison HVDC du reste du réseau CA.
En cas de défauts externes temporaires dans le réseau CA, le HVDC-VSC peut arrêter ou limiter la transmission d’énergie jusqu’à ce que le défaut ait été éliminé. Toutefois, pendant le creux de tension, le convertisseur doit rester stable et le système de protection ne doit pas envoyer d’ordre de déclenchement tant que la tension reste dans le gabarit de creux de tension défini par les conditions de raccordements, permettant au système de protection du réseau CA d’isoler la partie en défaut. Une fois le défaut externe éliminé, le HVDC-VSC doit être en mesure de rétablir son transit de puissance en quelques centaines de millisecondes.
En cas de défaut interne au convertisseur, et sur la partie CC pour les convertisseurs avec des sous-modules HB, le système de protection doit les détecter très rapidement afin de limiter les dommages dans les valves qui sont très fragiles et limiter l’impact sur le réseau CA. Les deux convertisseurs devront dans un premier temps être bloqué pour éliminer l’apport de courant provenant de la décharge des condensateurs des sous-modules, puis ouvrir les disjoncteurs CA pour couper le courant de court-circuit fourni par le réseau CA.
Le système de protection peut effectuer plusieurs actions différentes pour éliminer les défauts :
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bloquer les valves VSC ;
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ouvrir les disjoncteurs CA, si nécessaire ;
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actionner les dispositifs d’absorption d’énergie CC, s'il y en a.
Le système de protection du convertisseur est divisé en zones, comme le décrit principalement la figure 21.
Les zones suivantes peuvent être identifiées ...
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Systèmes de protections pour les convertisseurs HVDC-VSC
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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