FR3044174A1 - SYSTEM AND METHOD FOR REGULATION OF VOLTAGE AND FREQUENCY OF AN ISOLABLE NETWORK - Google Patents

SYSTEM AND METHOD FOR REGULATION OF VOLTAGE AND FREQUENCY OF AN ISOLABLE NETWORK Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un système de régulation (3) d'une amplitude et d'une fréquence d'une tension délivrée sur un réseau (1) pouvant être isolé d'un réseau principal (2), et comprenant un dispositif de production d'électricité non régulée (10) et une charge de consommation (12), caractérisé en ce qu'il comprend : - deux charges de régulation (30, 31), adaptées pour consommer ou produire respectivement une puissance active et réactive variables en fonction respectivement d'une valeur de consigne de puissance active et d'une valeur de consigne de puissance réactive, une unité de commande (33), comprenant : ○ au moins un capteur (34) pour mesurer l'amplitude et la fréquence de la tension délivrée à la charge de consommation, ○ un processeur (35) adapté pour, à partir des mesures des capteurs, délivrer aux charges de régulation des valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive.The invention relates to a system for regulating (3) an amplitude and a frequency of a voltage delivered on a network (1) that can be isolated from a main network (2), and comprising a device for generating non-regulated electricity (10) and a consumption load (12), characterized in that it comprises: - two regulating charges (30, 31) adapted to consume or respectively produce a variable active and reactive power respectively as a function of an active power setpoint value and a reactive power setpoint value, a control unit (33), comprising: ○ at least one sensor (34) for measuring the amplitude and frequency of the delivered voltage to the consumption load, ○ a processor (35) adapted, from the measurements of the sensors, to deliver to the control loads the set values of active power and reactive power.

Description

DOMAINE DE L’INVENTION L’invention concerne un système de régulation de l’amplitude et de la fréquence de la tension électrique délivrée sur un réseau comprenant un dispositif de production d’électricité non régulée, et pouvant être isolé d’un réseau amont pourvu de dispositif de production d’électricité régulée. L’invention concerne également un procédé de régulation mis en oeuvre avec un tel système.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a system for regulating the amplitude and the frequency of the electric voltage delivered on a network comprising an unregulated power-generating device, and which can be isolated from an upstream network provided with regulated power generation device. The invention also relates to a control method implemented with such a system.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Certains lieux susceptibles d’être isolés, comme des zones montagneuses ou des îles, disposent de réseaux électriques qui peuvent se trouver isolés d’un réseau public (ou réseau principal) dans certaines circonstances, comme par exemple en cas de situation météorologique difficile ou d’incident sur le réseau électrique principal.Some isolated locations, such as mountainous areas or islands, have power grids that may be isolated from a public grid (or backbone) in certain circumstances, such as in difficult weather conditions incident on the main power grid.

En cas d’isolement, des ressources énergétiques locales peuvent être utilisées pour maintenir une production électrique dans le réseau isolé. Or, un tel réseau doit disposer d’une tension dont l’amplitude et la fréquence sont régulées.In isolation, local energy resources can be used to maintain power generation in the isolated network. However, such a network must have a voltage whose amplitude and frequency are regulated.

Certaines sources de production d’électricité sont aptes à produire une tension dont l’amplitude et la fréquence sont régulées ; c’est le cas par exemple de groupes électrogènes munis de génératrices synchrones et de régulateurs de tension et de fréquence, ou encore d’ensembles comprenant des panneaux photovoltaïques, des batteries, des onduleurs, et des régulateurs de tension et de fréquence.Some sources of electricity production are able to produce a voltage whose amplitude and frequency are regulated; this is the case, for example, of generators equipped with synchronous generators and voltage and frequency regulators, or sets comprising photovoltaic panels, batteries, inverters, and voltage and frequency regulators.

Ces moyens de production sont coûteux, de sorte que la plupart des réseaux de distribution d’électricité n’en disposent pas.These means of production are expensive, so most electricity distribution networks do not have them.

En revanche, de nombreux réseaux de distribution sont équipés de moyens de production d’électricité non régulée, à savoir par exemple des éoliennes, des panneaux photovoltaïques dépourvus de systèmes de régulation, etc. Ces moyens ne permettent cependant pas de respecter les exigences requises par les charges électriques de consommation concernant l’amplitude et la fréquence de la tension électrique délivrée sur le réseau.On the other hand, many distribution networks are equipped with unregulated power generation means, for example wind turbines, photovoltaic panels without control systems, and so on. However, these means do not make it possible to meet the requirements of the electrical consumption loads concerning the amplitude and the frequency of the electrical voltage delivered on the network.

En outre, ces moyens de production ne peuvent produire de l’énergie qu’après avoir été raccordés sur un réseau déjà sous-tension, c’est-à-dire qu’ils ne sont pas aptes eux-mêmes à mettre sous tension un réseau initialement hors tension.In addition, these means of production can produce energy only after having been connected to an already undervoltage network, that is to say that they are not themselves capable of powering a power supply. network initially off.

Pour résoudre ce problème, on connaît par exemple le document FR 2 437 105 qui décrit un moyen d’amorcer le fonctionnement d’un générateur par des batteries de condensateur. Cependant ce document ne permet pas de réguler l’amplitude et la fréquence de la tension après l’amorçage.To solve this problem, for example, document FR 2 437 105 describes a means of initiating the operation of a generator by capacitor banks. However, this document does not make it possible to regulate the amplitude and the frequency of the voltage after the priming.

On connaît par ailleurs les documents FR 2 481 857, FR 2 870 401 et FR 2 490 421 qui décrivent des moyens de réguler l’amplitude et la fréquence de la tension d’un réseau isolé, l’amplitude de la tension étant régulée par la commande de charges réactives, et la fréquence étant contrôlée par le pilotage de la vitesse d’un moteur d’entrainement de la génératrice produisant l’électricité.Also known are documents FR 2 481 857, FR 2 870 401 and FR 2 490 421 which describe means for regulating the amplitude and the frequency of the voltage of an isolated network, the amplitude of the voltage being regulated by the control of reactive charges, and the frequency being controlled by controlling the speed of a drive motor of the generating generator producing electricity.

Ces documents ne résolvent pas la problématique de l’amorçage du réseau isolé, et de plus ils requièrent de doubler la génératrice d’électricité par un moteur dont la vitesse est contrôlée pour réguler la fréquence.These documents do not solve the problem of the priming of the isolated network, and moreover they require to double the generator of electricity by a motor whose speed is controlled to regulate the frequency.

PRESENTATION DE L’INVENTION L’invention a pour but de pallier les inconvénients de l’art antérieur décrits ci- avant.PRESENTATION OF THE INVENTION The purpose of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art described above.

En particulier, un but de l’invention est de proposer un système de régulation de l’amplitude et de la fréquence d’une tension délivrée sur un réseau autonome, qui permette à la fois l’amorçage du réseau ainsi que sa régulation en régime stabilisé.In particular, an object of the invention is to propose a system for regulating the amplitude and the frequency of a voltage delivered on an autonomous network, which allows both the initiation of the network as well as its regulation in regime. stabilized.

Un autre but de l’invention est de permettre de réguler la fréquence de la tension sans nécessiter de moteur pour entraîner le dispositif de production d’électricité. A cet égard, l’invention a pour objet un système de régulation d’une amplitude et d’une fréquence d’une tension électrique délivrée sur un réseau comprenant un dispositif de production d’électricité non régulée et au moins une charge de consommation d’électricité, ledit réseau étant susceptible d’être isolé d’un réseau principal, le système étant caractérisé en ce qu’il comprend : - une première charge de régulation, adaptée pour consommer ou produire une puissance active variable en fonction d’une valeur de consigne de puissance active, une deuxième charge de régulation, adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive variable en fonction d’une valeur de consigne de puissance réactive, et une unité de commande, comprenant : o au moins un capteur adapté pour mesurer : l’amplitude de la tension délivrée à la charge de consommation, la fréquence de la tension délivrée à la charge de consommation, o un processeur adapté pour, à partir des mesures des capteurs, délivrer aux charges de régulation des valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive.Another object of the invention is to enable the frequency of the voltage to be regulated without the need for a motor to drive the electricity generating device. In this regard, the subject of the invention is a system for regulating an amplitude and a frequency of an electric voltage delivered on a network comprising an unregulated electricity generating device and at least one consumption charge. electricity, said network being capable of being isolated from a main network, the system being characterized in that it comprises: a first regulation load adapted to consume or produce a variable active power as a function of a value; active power setpoint, a second regulation load, adapted to consume or produce a variable reactive power as a function of a reactive power setpoint, and a control unit, comprising: at least one sensor adapted to measure: the amplitude of the voltage delivered to the consumption load, the frequency of the voltage delivered to the consumption load, o a processor ad suitable for measuring the active and reactive power setpoints from the sensor measurements.

Avantageusement, mais facultativement, le système selon l’invention peut en outre comprendre au moins l’une des caractéristiques suivantes : la première charge de régulation comprend au moins une résistance variable, et la deuxième charge de régulation comprend au moins un condensateur de capacité variable.Advantageously, but optionally, the system according to the invention may further comprise at least one of the following features: the first regulating load comprises at least one variable resistor, and the second regulating load comprises at least one capacitor of variable capacitance .

Le système de régulation comprend en outre une charge adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive fixe.The control system further comprises a load adapted to consume or produce a fixed reactive power.

Le processeur est en outre adapté pour mettre en œuvre une pluralité de lois de commandes des valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive, et pour sélectionner une loi de commande à mettre en œuvre en fonction d’un état initial du réseau parmi le groupe suivant : o le réseau est hors tension et isolé du réseau amont, o le réseau est sous tension et isolé du réseau amont, et o le réseau est sous tension et connecté au réseau amont, les lois de commande comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive à partir des mesures l’amplitude de la tension délivrée à la charge de consommation et de la fréquence de la tension délivrée à la charge de consommation.The processor is further adapted to implement a plurality of control laws of the active power and reactive power setpoint values, and to select a control law to be implemented according to an initial state of the network among the following group: o the network is de-energized and isolated from the upstream network, o the network is live and isolated from the upstream network, and o the network is powered up and connected to the upstream network, the control laws include at least one control determining the active power and reactive power setpoint values from the measurements of the amplitude of the voltage delivered to the consumption load and the frequency of the voltage delivered to the consumption load.

Le système comprend en outre une charge adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive fixe, dans lequel les lois de commande comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive à partir d’une mesure de déphasage entre la tension et le courant et à partir d’une mesure d’amplitude de tension ou de fréquence de tension délivrée à la charge de consommation. L’invention a également pour objet un procédé de régulation d’une amplitude et d’une fréquence d’une tension électrique délivrée sur un réseau comprenant un dispositif de production d’électricité non régulée et au moins une charge de consommation d’électricité, ledit réseau étant susceptible d’être isolé d’un réseau principal, le procédé étant caractérisé en ce qu’il est mis en œuvre par un système de régulation selon la description qui précède, et en ce qu’il comprend : - la détection d’un état initial du réseau, - à partir de l’état initial du réseau détecté, la sélection d’au moins une loi de commande de valeurs de consigne de puissance réactive et de puissance active à appliquer aux charges de régulation pour réguler l’amplitude et la fréquence de la tension électrique sur le réseau.The system further comprises a load adapted to consume or produce a fixed reactive power, wherein the control laws comprise at least one control law determining the active power and reactive power setpoint values from a phase shift measurement. between the voltage and the current and from a measurement of voltage amplitude or voltage frequency delivered to the consumption load. The subject of the invention is also a method of regulating an amplitude and a frequency of an electric voltage delivered on a network comprising an unregulated electricity generating device and at least one electricity consumption load, said network being capable of being isolated from a main network, the method being characterized in that it is implemented by a control system according to the foregoing description, and in that it comprises: - the detection of an initial state of the network, from the initial state of the detected network, the selection of at least one control law of reactive power setpoint values and of active power to be applied to the regulation loads to regulate the amplitude and frequency of the electrical voltage on the network.

Avantageusement, mais facultativement, le procédé de régulation selon l’invention peut en outre comprendre au moins l’une des caractéristiques suivantes : le procédé est mis en œuvre dans un système de régulation comprenant en outre un groupe électrogène, et, si l’état initial du réseau est hors tension et isolé du réseau principal, le procédé comprend : o la mise sous tension du réseau par le groupe électrogène, o la commande des charges de puissance actives et réactives à des valeurs de consigne fixe, o le raccordement du dispositif de production d’électricité non régulée, et o la déconnexion du groupe électrogène et la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de commande de régulation en régime stabilisé.Advantageously, but optionally, the control method according to the invention may further comprise at least one of the following features: the method is implemented in a control system further comprising a generator, and, if the state network is de-energized and isolated from the main grid, the process includes: o powering up the grid by the generator, o control of active and reactive power loads at fixed setpoints, o connection of the device unregulated power generation, and o the disconnection of the generating set and the control of the active and reactive power loads according to a steady-state regulation control law.

Le procédé est mis en œuvre dans un système de régulation comprenant un contacteur d’ilotage adapté pour sélectivement raccorder ou déconnecter le réseau au réseau principal, et dans lequel, si l’état initial du réseau est sous-tension et connecté au réseau amont, le procédé comprend : o la commande des charges de puissance actives et réactives à des valeurs de consignes fonction respectivement de la puissance active et de la puissance réactive traversant le contacteur d’ilotage, o l’ouverture du contacteur d’ilotage, et o la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de régulation en régime stabilisé. - Si l’état initial du réseau est sous-tension et déconnecté du réseau amont, le procédé comprend la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de régulation en régime stabilisé. L’invention a également pour objet un procédé de régulation mis en oeuvre par un tel système.The method is implemented in a control system comprising an islanding contactor adapted to selectively connect or disconnect the network to the main network, and wherein, if the initial state of the network is undervoltage and connected to the upstream network, the method comprises: the control of the active and reactive power loads at values of setpoints respectively function of the active power and the reactive power passing through the islanding contactor, the opening of the islanding contactor, and the control of active and reactive power loads according to a regulation law in steady state. - If the initial state of the network is undervoltage and disconnected from the upstream network, the method comprises controlling the active and reactive power loads according to a steady state control law. The invention also relates to a control method implemented by such a system.

Le système de régulation proposé comprend une charge de régulation pouvant consommer ou produire une puissance active variable, une charge de régulation pouvant consommer ou produire une puissance réactive variable, et une unité de commande qui peut piloter ces charges de régulation pour réguler à la fois l’amplitude de la tension et la fréquence de la tension délivrée sur le réseau autonome.The proposed control system includes a regulating load that can consume or produce variable active power, a regulating load that can consume or produce variable reactive power, and a control unit that can control these regulating loads to regulate both the amplitude of the voltage and the frequency of the voltage delivered on the autonomous network.

Ce système peut réguler l’amplitude et la fréquence de la tension dans différents états dans lesquels peut se trouver le réseau. Notamment, il permet d’amorcer la mise sous tension du réseau lorsque celui-ci est initialement déconnecté d’un réseau principal et hors tension, ou il permet également d’isoler le réseau isolable du réseau principal, sans générer de coupure d’électricité.This system can regulate the amplitude and frequency of the voltage in different states in which the network may be. In particular, it makes it possible to initiate the powering on of the network when it is initially disconnected from a main network and off, or it also makes it possible to isolate the isolable network of the main network, without generating a power cut. .

Ce système permet également d’assurer une régulation en régime stabilisé, lors duquel le réseau est isolé du réseau principal et néanmoins sous tension, pour satisfaire aux exigences de consommation des charges telles que des équipements électriques domestiques.This system also makes it possible to provide steady-state regulation, in which the network is isolated from the main network and yet energized, to meet the requirements for consumption of loads such as domestic electrical equipment.

En outre, l’unité de commande peut, lorsque le réseau se trouve isolé du réseau principal et sous tension, mettre en œuvre différentes lois de commandes des valeurs de consigne à donner aux charges de régulation, selon des scénarios pré-enregistrés. Ceci permet de choisir la loi de commande optimale, en fonction par exemple des technologies retenues pour les charges de régulation et des exigences de la charge de consommation sur la tension et la fréquence en termes de précision et de rapidité de régulation.In addition, the control unit can, when the network is isolated from the main network and under tension, implement different control laws of the set values to be given to the regulation loads, according to pre-recorded scenarios. This makes it possible to choose the optimal control law, as a function, for example, of the technologies selected for the regulation loads and the requirements of the consumption load on the voltage and the frequency in terms of accuracy and speed of regulation.

DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des figures annexées, données à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquelles :DESCRIPTION OF THE FIGURES Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, with reference to the appended figures, given by way of non-limiting examples and in which:

Les figures 1a et 1b représentent un système de régulation selon deux modes de réalisation de l’invention,FIGS. 1a and 1b show a regulation system according to two embodiments of the invention,

Les figures 2a et 2b représentent des schémas électriques équivalents d’un système de régulation selon deux variantes de réalisation de l’invention,FIGS. 2a and 2b show equivalent electrical diagrams of a control system according to two variant embodiments of the invention,

La figure 3 représente schématiquement les principales étapes d’un procédé de régulation mis en œuvre par le système.Figure 3 shows schematically the main steps of a control method implemented by the system.

DESCRIPTION DETAILLEE D’AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF AT LEAST ONE EMBODIMENT OF THE INVENTION

Système de régulationRegulation system

En référence aux figures 1a et 1b, on a représenté schématiquement un système de régulation 3 d’un réseau isolable 1, également appelé micro réseau ou microgrid, doté de moyens de production d’électricité non régulée.With reference to FIGS. 1a and 1b, there is shown diagrammatically a control system 3 of an isolable network 1, also called a micro-network or microgrid, with unregulated power generation means.

Le réseau isolable 1 comporte au moins un générateur 10 d’électricité non régulée, pouvant être du type panneau photovoltaïque, éolienne, gazogène, etc. Aucun générateur 10 n’est doté de moyens de régulation dédiés au contrôle de l’amplitude ou de la fréquence de la tension à ses bornes. Les générateurs 10 sont donc prévus normalement pour fournir de l’électricité à un réseau principal 2 ou réseau amont, qui quant à lui dispose de moyens de régulation et de moyens de production d’électricité régulée.The isolable network 1 comprises at least one unregulated electricity generator 10, which may be of the photovoltaic panel, wind turbine, gas generator, etc. type. No generator 10 is provided with regulation means dedicated to controlling the amplitude or the frequency of the voltage at its terminals. The generators 10 are therefore normally provided to supply electricity to a main network 2 or upstream network, which in turn has regulation means and regulated electricity generation means.

Le réseau isolable peut également comporter des charges électriques 11 auxiliaires, qui sont typiquement les auxiliaires des générateurs 10, comme des pompes appartenant à un gazogène, ou encore les matériels du contrôle commande nécessaires à son fonctionnement. Pour démarrer les générateurs 10 il est donc nécessaire de donner à ces charges 11 les puissances actives et réactives qu’elles requièrent.The isolable network may also include auxiliary electric charges, which are typically the auxiliaries of the generators 10, such as pumps belonging to a gas generator, or the control equipment required for its operation. To start the generators 10 it is therefore necessary to give these loads 11 the active and reactive powers they require.

Enfin, le réseau 1 peut également comprendre un générateur électrique 12 adapté pour mettre sous tension le réseau lorsque celui-ci est initialement hors tension, et maintenir la fréquence et l’amplitude de la tension dans des plages de valeurs acceptables. Typiquement ce générateur est un groupe électrogène 12.Finally, the network 1 may also include an electrical generator 12 adapted to power up the network when it is initially off, and maintain the frequency and amplitude of the voltage within acceptable ranges of values. Typically this generator is a generator 12.

Les générateurs 10,12 et les charges auxiliaires 11 sont de préférence regroupés dans une zone dite centrale Z.The generators 10, 12 and the auxiliary charges 11 are preferably grouped together in a so-called central zone Z.

Le réseau isolable 1 comporte d’autre part des charges de consommation 13 disposées dans une zone dite de consommation Z’, typiquement des clients particuliers disposant d’équipements domestiques. Ces charges sont adaptées pour consommer de la puissance active et pour consommer ou produire de la puissance réactive.The isolable network 1 also comprises consumption charges 13 arranged in a so-called consumption zone Z ', typically particular customers having domestic equipment. These charges are adapted to consume active power and to consume or produce reactive power.

La zone centrale Z est raccordée électriquement à la zone de consommation Z’ par un lien électrique interzone 14. Dans certains cas, comme représenté sur la figure 1b, la zone de consommation Z’ peut également comprendre un générateur 10 d’électricité non régulée. Ceci n’empêche pas la régulation décrite ci-après.The central zone Z is electrically connected to the consumption zone Z 'by an interzone electrical link 14. In some cases, as shown in FIG. 1b, the consumption area Z' may also comprise an unregulated electricity generator 10. This does not prevent the regulation described below.

En outre, quand le réseau isolable 1 peut être sélectivement raccordé au réseau amont 2 (représenté sur la figure 1a) ou déconnecté de celui-ci, cette connexion sélective est réalisée par un contacteur d’ilotage 15 (représenté sur la figure 1a).In addition, when the isolatable network 1 can be selectively connected to the upstream network 2 (shown in FIG. 1a) or disconnected from it, this selective connection is made by an islanding contactor 15 (shown in FIG. 1a).

Le système de régulation 3 permet de réguler l’amplitude et la fréquence de la tension délivrée par le ou les générateurs 10 du réseau 1. A cet effet, il comprend une première charge de régulation 30, adaptée pour consommer ou produire une puissance active variable.The regulation system 3 makes it possible to regulate the amplitude and the frequency of the voltage delivered by the generator (s) 10 of the network 1. For this purpose, it comprises a first regulating load 30, adapted to consume or produce a variable active power .

Cette charge de régulation 30 peut comprendre par exemple une ou plusieurs résistances, les résistances pouvant être variables et/ou raccordées au réseau 1 par le biais d’une électronique de puissance ou d’un transformateur avec changeur de prise en charge. La charge de régulation 30 peut également être un système batterie onduleur.This regulation load 30 may comprise for example one or more resistors, the resistances being variable and / or connected to the network 1 by means of a power electronics or a transformer with on-load tap changer. The regulating load 30 may also be an inverter battery system.

La puissance active consommée ou produite par cette première charge de régulation peut être commandée avec une consigne ΔΡ.The active power consumed or produced by this first regulation load can be controlled with a setpoint ΔΡ.

Le système de régulation 3 comporte une deuxième charge de régulation 31, adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive variable. Cette charge 31 peut comprendre par exemple un ou plusieurs condensateurs de capacité variable, des composants d’électronique de puissance comme des onduleurs, ou un compensateur synchrone.The regulation system 3 comprises a second regulating load 31, adapted to consume or produce a variable reactive power. This load 31 may comprise, for example, one or more capacitors of variable capacitance, power electronics components such as inverters, or a synchronous compensator.

La puissance réactive consommée ou produite par cette deuxième charge de régulation 31 peut être commandée avec une consigne AQ.The reactive power consumed or produced by this second regulation load 31 can be controlled with an AQ setpoint.

Avantageusement, mais facultativement, le système de régulation peut en outre comprendre une charge réactive fixe 32, consommant ou fournissant une puissance réactive fixe Qf.Advantageously, but optionally, the control system may further comprise a fixed reactive load 32, consuming or providing a fixed reactive power Qf.

Le système de régulation comporte en outre une unité de commande 33, adaptée pour délivrer aux charges de régulation 30, 31 les valeurs de consignes appropriées sur la puissance active et la puissance réactive afin de réguler l’amplitude et la fréquence de la tension sur le réseau. A cet égard, l’unité de commande 33 comporte au moins un capteur 34, adapté pour mesurer : l’amplitude U de la tension délivrée par le générateur 10 à la charge de consommation 13, et la fréquence f de la tension délivrée par le générateur 10 à la charge de consommation 13.The control system further comprises a control unit 33, adapted to deliver to the regulating loads 30, 31 the appropriate setpoint values on the active power and the reactive power in order to regulate the amplitude and the frequency of the voltage on the network. In this respect, the control unit 33 comprises at least one sensor 34, adapted to measure: the amplitude U of the voltage delivered by the generator 10 to the consumption load 13, and the frequency f of the voltage delivered by the generator 10 to the consumer load 13.

Comme on peut le constater sur les figures 1a et 1b, ces mesures peuvent être réalisées au niveau du lien électrique interzone 14.As can be seen in Figures 1a and 1b, these measurements can be performed at the interzone electrical link 14.

Avantageusement, le ou les capteurs 34 de l’unité de commande 33 sont également adaptés pour mesurer la puissance active P, et la puissance réactive Qi traversant le contacteur d’ilotage 15.Advantageously, the sensor or sensors 34 of the control unit 33 are also adapted to measure the active power P, and the reactive power Qi passing through the islanding contactor 15.

Avantageusement, dans le cas où le réseau 1 comporte un groupe électrogène 12, les capteurs 34 de l’unité de commande sont également adaptés pour mesurer la puissance active PGe et la puissance réactive QGE produites par le groupe 12.Advantageously, in the case where the network 1 comprises a generator 12, the sensors 34 of the control unit are also adapted to measure the active power PGe and the reactive power QGE produced by the group 12.

En outre, l’unité de commande 33 comporte des moyens de traitement, typiquement un processeur 35, ainsi qu’une mémoire 36, représentés uniquement sur la figure 1a. Le processeur 35 est adapté pour recevoir les mesures des capteurs 34 et pour, à partir de ces mesures, envoyer aux charges de régulation 30, 31, des valeurs de consigne ΔΡ, AQ sur la puissance active et la puissance réactive afin de réguler l’amplitude et la fréquence de la tension sur le réseau.In addition, the control unit 33 comprises processing means, typically a processor 35, and a memory 36, shown only in Figure 1a. The processor 35 is adapted to receive the measurements of the sensors 34 and, from these measurements, to send to the control loads 30, 31, setpoints ΔΡ, AQ on the active power and the reactive power in order to regulate the amplitude and frequency of the voltage on the network.

Pour ce faire, le processeur 35 est adapté pour exécuter sélectivement une pluralité de lois de commandes A, B, C, D, E ou F, qui sont mémorisées dans la mémoire 36. Chaque loi de commande détermine une valeur de consigne respectivement pour la puissance active ΔΡ, et pour la puissance réactive ΔΟ en fonction de paramètres d’entrées respectifs a et b distincts.To do this, the processor 35 is adapted to selectively execute a plurality of control laws A, B, C, D, E or F, which are stored in the memory 36. Each control law determines a set value respectively for the active power ΔΡ, and for the reactive power ΔΟ according to respective input parameters a and b separately.

On a AP=f(a) et AQ=f(b).We have AP = f (a) and AQ = f (b).

Les lois de commandes A à F présentent des paramètres d’entrées différents qui seront décrits plus en détails ci-après.The control laws A to F have different input parameters which will be described in more detail below.

La loi de commande exécutée parmi les différentes lois disponibles est choisie par le processeur en fonction de l’état initial du réseau 1 ainsi que des circonstances de la régulation.The control law executed among the various available laws is chosen by the processor according to the initial state of the network 1 as well as the circumstances of the regulation.

Le réseau 1 peut se trouver dans l’un des états initiaux suivants : il se trouve hors-tension et déconnecté du réseau principal ; le contacteur d’ilotage 15 est ouvert. C’est le cas typiquement lors d’une coupure accidentelle du raccordement du réseau 1 au réseau principal 2.The network 1 may be in one of the following initial states: it is off-line and disconnected from the main network; the islanding contactor 15 is open. This is typically the case when the network connection 1 is accidentally cut off from the main network 2.

Le réseau 1 se trouve sous-tension et connecté au réseau principal 2 ; le connecteur d’ilotage 15 est fermé. C’est le cas lorsque le réseau 1 est toujours alimenté par le réseau principal et qu’on souhaite le déconnecter de ce réseau sans engendrer de coupure d’électricité. - Le réseau 1 se trouve sous-tension et déconnecté du réseau principal ; le contacteur d’ilotage 15 est ouvert. C’est le cas lorsque la production d’électricité a été amorcée par le groupe électrogène 12 pour rétablir la tension après une coupure du raccordement du réseau 1 au réseau principal 2.The network 1 is under-voltage and connected to the main network 2; the island connector 15 is closed. This is the case when the network 1 is still powered by the main network and it is desired to disconnect it from this network without generating a power cut. - Network 1 is under-voltage and disconnected from the main network; the islanding contactor 15 is open. This is the case when the generation of electricity has been started by the generator 12 to restore the voltage after a cutoff of the network connection 1 to the main network 2.

Concernant les deux premiers états initiaux décrits ci-avant, le système de régulation permet de passer le réseau 1 de l’un de ces états initiaux à un état stabilisé dans lequel le réseau 1 est sous-tension t déconnecté du réseau principal, ce qui correspond au troisième état décrit ci-avant. Puis le système de régulation 3 est adapté pour maintenir le réseau dans cet état en régulant la fréquence et l’amplitude de la tension pour satisfaire aux exigences des charges électriques. A cet égard, les lois de commandes comprennent quatre lois de commandes A, B, C, D en régime stabilisé, permettant au système de réguler l’amplitude et la fréquence de la tension sur le réseau une fois que celui-ci est sous tension, et deux lois de commande E et F en régime transitoire, permettant au système d’amener le réseau d’un état initial à un état dans lequel il est sous tension et déconnecté du réseau principal. Le détail des lois de commande est décrit plus en détails ci-après.With regard to the first two initial states described above, the control system makes it possible to pass the network 1 of one of these initial states to a stabilized state in which the network 1 is under-voltage t disconnected from the main network, which corresponds to the third state described above. Then the control system 3 is adapted to maintain the network in this state by regulating the frequency and amplitude of the voltage to meet the requirements of the electrical charges. In this respect, the control laws comprise four steady-state control laws A, B, C, D, allowing the system to regulate the amplitude and frequency of the voltage on the network once it is energized. , and two transient state control laws E and F, allowing the system to bring the network from an initial state to a state in which it is energized and disconnected from the main network. The details of the control laws are described in more detail below.

Enfin le processeur 35 est avantageusement adapté pour commander des actionneurs (non représentés) pour ouvrir et fermer le contacteur d’ilotage et ouvrir et fermer des contacteurs permettant de raccorder les générateurs 10, le groupe électrogène 12, et les charges de régulation 30, 31 au réseau 1.Finally, the processor 35 is advantageously adapted to control actuators (not shown) to open and close the islanding contactor and open and close contactors for connecting the generators 10, the generator 12, and the regulating loads 30, 31 to the network 1.

Procédé de régulationRegulation process

En référence à la figure 3, on a schématiquement représenté les principales étapes du procédé de régulation mis en œuvre par le système 3 ci-avant.With reference to FIG. 3, the main steps of the regulation method implemented by the system 3 above are schematically represented.

Le procédé comprend une première étape 100 de détection d’un état initial du réseau par l’unité de commande 33. Cette étape est mise en œuvre par exemple en mesurant l’amplitude de la tension sur le réseau 1 et en mesurant les valeurs de puissance active et réactive P| et Q, traversant le contacteur d’ilotage 15.The method comprises a first step 100 of detection of an initial state of the network by the control unit 33. This step is implemented for example by measuring the amplitude of the voltage on the network 1 and by measuring the values of the active and reactive power P | and Q, passing through the islanding contactor 15.

Si la tension dans le réseau est nulle, alors l’état initial est l’état 110 hors tension, déconnecté du réseau principal 2.If the voltage in the network is zero, then the initial state is the off state 110, disconnected from the main network 2.

Si la tension dans le réseau est non nulle, et qu’une puissance active et/ou réactive non nulle traverse le contacteur d’ilotage, alors l’état initial est l’état 120 sous tension et connecté au réseau principal 2.If the voltage in the network is non-zero, and a non-zero active and / or reactive power passes through the islanding contactor, then the initial state is the state 120 under voltage and connected to the main network 2.

Si la tension dans le réseau est non nulle, mais que la puissance active et réactive traversant le contacteur d’ilotage est nulle, alors l’état initial est l’état 130 sous tension et déconnecté du réseau principal.If the voltage in the network is non-zero, but the active and reactive power passing through the islanding contactor is zero, then the initial state is the state 130 under voltage and disconnected from the main network.

Le procédé comprend ensuite une étape 200 de régulation en fonction de l’état initial du réseau 1 détecté à l’étape précédente.The method then comprises a regulation step 200 as a function of the initial state of the network 1 detected in the previous step.

Lorsque l’état initial est l’état 110 hors tension et déconnecté du réseau principal 2, le réseau 1 doit être remis sous-tension avant d’être stabilisé. Par conséquent l’étape de régulation 200 comprend une première étape 210 de raccordement du groupe électrogène 12 au réseau et de démarrage du groupe électrogène pour que celui-ci puisse mettre sous tension le réseau 1.When the initial state is the off state 110 and disconnected from the main network 2, the network 1 must be re-energized before being stabilized. Consequently, the regulation step 200 comprises a first step 210 for connecting the generator set 12 to the grid and for starting the generator set so that it can power up the network 1.

Ceci amène l’amplitude et la fréquence de la tension délivrée par le groupe électrogène à des valeurs déterminées. De ce fait le groupe électrogène 12 produit de la puissance active PGe et de la puissance réactive Qge-This brings the amplitude and the frequency of the voltage delivered by the generator set to determined values. As a result, the generator set 12 generates active power PGe and the reactive power Qge-

Pour ensuite raccorder les sources de production d’électricité non régulée 10 au réseau, l’unité de commande 33 raccorde 211 les charges de régulation active 30 et réactive 31 au réseau, et le processeur met en œuvre 212 une loi de commande E, dans laquelle les valeurs de consigne de puissance active et réactive ΔΡ, ΔΟ sont fixes et indépendantes des autres grandeurs du réseau. En d’autres termes, cette loi de commande n’a pas de paramètres d’entrées a et b. L’unité de commande 33 raccorde 213 ensuite le ou les générateurs 10 d’électricité non régulée au réseau, et les met en fonctionnement. De la sorte, les générateurs produisent une puissance active croissante.To then connect the unregulated power generation sources 10 to the network, the control unit 33 connects the active and reactive regulation loads 31 to the network, and the processor implements a control law E in which the active and reactive power reference values ΔΡ, ΔΟ are fixed and independent of the other quantities of the network. In other words, this control law has no input parameters a and b. The control unit 33 then connects the unregulated electricity generator (s) to the grid and turns them on. In this way, the generators produce a growing active power.

Pour maintenir l’équilibre des puissances actives produites et consommées sur le réseau 1, le groupe électrogène diminuera la puissance active qu’il produit. Une fois que la puissance active produite par le groupe électrogène passe en-dessous d’un seuil prédéterminé mémorisé dans la mémoire 36, l’unité de commande déconnecte 214 le groupe électrogène.To maintain the balance of the active powers produced and consumed on the network 1, the generator will decrease the active power it produces. Once the active power produced by the generator passes below a predetermined threshold stored in the memory 36, the control unit disconnects 214 the generator.

Le réseau se trouve dans l’état sous-tension et déconnecté du réseau principal 2, qui correspond à l’état initial 130 introduit ci-avant. L’amplitude et la fréquence de la tension sont ensuite régulées par la mise en œuvre de l’une des lois de commandes A, B, C, ou D décrites plus en détails ci-après.The network is in the undervoltage state and disconnected from the main network 2, which corresponds to the initial state 130 introduced above. The amplitude and the frequency of the voltage are then regulated by the implementation of one of the control laws A, B, C, or D described in more detail below.

Lorsque l’état initial du réseau 1 est l’état 120 sous tension et connecté au réseau principal 2, le réseau 1 doit être déconnecté du réseau principal 2 sans générer de coupure. L’étape de régulation 200 comprend une première étape 220 de raccordement des charges de régulation active 30 et réactive 31 au réseau par la commande de leurs contacteurs respectifs.When the initial state of the network 1 is the state 120 under voltage and connected to the main network 2, the network 1 must be disconnected from the main network 2 without generating a cutoff. The regulation step 200 comprises a first step 220 for connecting the active and reactive regulation loads 31 to the network by the control of their respective contactors.

Le processeur 35 de l’unité de commande met ensuite en œuvre 221 une loi de commande F. Cette loi de commande délivre les consignes de puissance active et réactive ΔΡ, ΔΟ en fonction des valeurs de puissance active P| et réactive Qi traversant le contacteur d’ilotage 15 et mesurées par les capteurs 34. La loi de commande ajuste les valeurs des consignes pour faire converger la puissance active P| et réactive Qi traversant le contacteur d’ilotage vers 0.The processor 35 of the control unit then implements 221 a control law F. This control law delivers the active and reactive power setpoints ΔΡ, ΔΟ as a function of the active power values P | and reactive Qi passing through the islanding contactor 15 and measured by the sensors 34. The control law adjusts the values of the setpoints to converge the active power P | and reactivates Qi crossing the island contactor to 0.

Pour cette loi F on a ΔΡ=ί(Ρ|) etAQ=f(Qi)For this law F we have ΔΡ = ί (Ρ |) and AQ = f (Qi)

Par exemple, la loi de commande peut faire augmenter la puissance active consommée par la charge de régulation 30 pour réduire ou augmenter la puissance active traversant le contacteur d’ilotage 15, selon le sens dans lequel la puissance active traverse le contacteur d’ilotage.For example, the control law can increase the active power consumed by the regulating load 30 to reduce or increase the active power passing through the islanding contactor 15, depending on the direction in which the active power passes through the islanding contactor.

Lorsque l’unité de commande 33 détecte, au moyen des capteurs 34, le moment où la puissance active Pi et réactive Q, traversant le contacteur d’ilotage passe sous une valeur prédéterminée, elle commande 222 le contacteur d’ilotage 15 pour isoler le réseau 1 du réseau principal 2.When the control unit 33 detects, by means of the sensors 34, the moment when the active power Pi and reactive Q, passing through the islanding contactor passes under a predetermined value, it controls 222 the islanding contactor 15 to isolate the island. network 1 of the main network 2.

Le réseau se trouve alors dans l’état sous tension et isolé du réseau principal 2 qui correspond à l’état initial 130 introduit ci-avant.The network is then in the energized state and isolated from the main network 2 which corresponds to the initial state 130 introduced above.

Enfin, lorsque l’état du réseau 1 correspond à l’état sous tension et isolé du réseau principal 2 - que ceci soit un état initial ou un état atteint après la mise en œuvre des lois de commande E ou F, le processeur 35 de l’unité de commande 33 est adapté pour mettre en œuvre 230 une loi de commande parmi les lois A, B, C, et D. Chacune de ces lois a pour objectif de réguler l’amplitude et la fréquence de la tension délivrée par le générateur 10 d’électricité non régulée, c’est-à-dire de faire converger l’amplitude de la tension U vers une valeur prédéterminée Uo et de faire converger la fréquence f vers une valeur prédéterminée f0.Finally, when the state of the network 1 corresponds to the state under voltage and isolated from the main network 2 - whether this is an initial state or a state reached after the implementation of the control laws E or F, the processor 35 of the control unit 33 is adapted to implement 230 a control law among the laws A, B, C, and D. Each of these laws aims to regulate the amplitude and frequency of the voltage delivered by the Unregulated electricity generator 10, i.e. converging the amplitude of the voltage U to a predetermined value Uo and converging the frequency f to a predetermined value f0.

Pour réaliser ces convergences, chaque loi de commande modifie les consignes ΔΡ et ΔΟ, la modification de chaque consigne entraînant des variations des paramètres U, f et a, avec a le déphasage entre la tension et le courant. A un instant donné, une seule loi de commande est mise en œuvre par le processeur 35.To achieve these convergences, each control law modifies the setpoints ΔΡ and ΔΟ, the modification of each setpoint causing variations of the parameters U, f and a, with the phase shift between the voltage and the current. At a given moment, a single control law is implemented by the processor 35.

On a représenté dans le tableau 1 un récapitulatif des lois de commandes A à F, et des paramètres à partir desquels ces lois génèrent des valeurs de consigne sur la puissance active et la puissance réactive.Table 1 shows a summary of the control laws A to F, and the parameters from which these laws generate setpoints on the active power and the reactive power.

Tableau 1Table 1

Ainsi, pour la loi A, le processeur 35 calcule la consigne ΔΡ en fonction de U et la consigne ΔΟ en fonction de f.Thus, for the law A, the processor 35 calculates the setpoint ΔΡ as a function of U and the setpoint ΔΟ as a function of f.

Pour la loi B, le processeur 35 calcule la consigne ΔΡ en fonction de f et la consigne AQ en fonction de U.For the law B, the processor 35 calculates the setpoint ΔΡ as a function of f and the setpoint AQ as a function of U.

Pour la loi C, le processeur 35 calcule la consigne ΔΡ en fonction de U et la consigne Δ0 en fonction de a.For the law C, the processor 35 calculates the setpoint ΔΡ as a function of U and the setpoint Δ0 as a function of a.

Pour la loi D, le processeur 35 calcule la consigne ΔΡ en fonction de f et la consigne Δ0 en fonction de a.For the law D, the processor 35 calculates the setpoint ΔΡ as a function of f and the setpoint Δ0 as a function of a.

Avantageusement, le processeur 35 sélectionne une loi parmi les lois A à D de régime stabilisé en fonction de scénarios préenregistrés dans la mémoire 36, tenant compte de paramètres tels que : - Structure et fonctionnement des charges de régulation active 30 et réactive 31, etAdvantageously, the processor 35 selects a law from among the laws A to D of stabilized speed according to pre-recorded scenarios in the memory 36, taking into account parameters such as: - Structure and operation of the active and reactive control charges 31, and

Exigences des charges de consommation 13 sur la précision de la régulation, en amplitude de tension ou en fréquence.Requirements of consumption loads 13 on the accuracy of regulation, in amplitude of voltage or in frequency.

Par exemple, si la charge de régulation réactive 31 est formée par un gradin de condensateurs, elle ne permet pas d’ajuster de façon fine la capacité et donc la puissance réactive qu’elle fournit ou consomme, et dispose aussi de contraintes sur le temps de ré-enclenchement des condensateurs.For example, if the reactive regulation load 31 is formed by a step of capacitors, it does not make it possible to fine-adjust the capacitance and therefore the reactive power that it supplies or consumes, and also has constraints on time. re-engagement of the capacitors.

Si la charge de régulation active 30 est basée sur de l’électronique de puissance, elle permet d’ajuster de façon fine la résistance et donc la puissance active qu’elle consomme, et de manière très rapide.If the active regulation load 30 is based on power electronics, it allows fine adjustment of the resistance and therefore the active power that it consumes, and very quickly.

Par conséquent, si la charge de consommation 13 est très exigeante sur l’amplitude de la tension et moins sur la fréquence, la loi A est plus appropriée que la loi B car elle permet de répondre rapidement à des variations de tension et donc démontrer une plus grande précision.Therefore, if the consumption load 13 is very demanding on the amplitude of the voltage and less on the frequency, the law A is more appropriate than the law B because it makes it possible to respond quickly to voltage variations and thus to demonstrate a greater precision.

En référence aux figures 2a et 2b, on va maintenant détailler le principe de mise en œuvre des lois A et B d’une part, et des lois C et D d’autre part, dans le cas où le générateur 10 est une génératrice asynchrone.Referring to Figures 2a and 2b, we will now detail the principle of implementation of laws A and B on the one hand, and laws C and D on the other hand, in the case where the generator 10 is an asynchronous generator .

Sur la figure 2a, on a représenté un schéma électrique équivalent du réseau 2 isolé, où R1, L1 et Lee représentent le ou les génératrices 10 : R1 est une résistance négative, elle représente la production de puissance active, L1 est une bobine, elle représente la consommation de puissance réactive des génératrices - dans le cas de génératrices asynchrones il s’agit de l’inductance magnétisante,In FIG. 2a, there is shown an equivalent electrical diagram of the isolated network 2, where R1, L1 and Lee represent the generator (s) 10: R1 is a negative resistance, it represents the production of active power, L1 is a coil, it represents the reactive power consumption of the generators - in the case of asynchronous generators it is the magnetising inductance,

Lee est l’impédance de court-circuit des génératrices. R2 et L2 représentent les charges de consommation 13 : R2 est une résistance variable en fonction de la consommation en électricité d’un client, L2 est une bobine dont la valeur de l’inductance varie en fonction de la consommation en électricité d’un client.Lee is the short-circuit impedance of the generators. R2 and L2 represent the consumption loads 13: R2 is a variable resistance depending on the electricity consumption of a customer, L2 is a coil whose inductance value varies according to the electricity consumption of a customer .

Enfin, R est une résistance qui représente la charge de régulation 30 de puissance active. La consigne ΔΡ consiste à changer la valeur de la résistance de R. C est un condensateur qui représente la charge de régulation 31 de puissance réactive. La consigne ΔΟ consiste à changer la valeur de la capacitance de C. U est l’amplitude de la tension délivrée à la charge de consommation 13.Finally, R is a resistance that represents the active power control load. The set point ΔΡ consists of changing the resistance value of R. C is a capacitor representing the reactive power control charge 31. The set point ΔΟ consists of changing the value of the capacitance of C. U is the amplitude of the voltage delivered to the consumption load 13.

Dans un tel circuit, la tension Ueq à l’équilibre et la fréquence feq de résonance dépendent des valeurs de la résistance de R et de la capacitance de C.In such a circuit, the equilibrium voltage Ueq and the resonance frequency feq depend on the values of the resistance of R and the capacitance of C.

Ainsi, les lois de commandes A et B pilotent les valeurs de consigne pour ajuster les valeurs de résistance de R et de capacitance de C afin de maintenir Ueq au Uo désiré, typiquement 400V, et feq au f0 désiré, typiquement 50Hz.Thus, the control laws A and B drive the set values to adjust the resistance values of R and capacitance of C to maintain Ueq at the desired Uo, typically 400V, and feq at the desired f0, typically 50Hz.

Les lois de commandes varient en fonction du réseau et de la nature des charges de régulation.The control laws vary depending on the network and the nature of the regulatory loads.

Pour pouvoir mettre en œuvre les lois de commande A et B, les positions des charges de régulation 30 et 31 sont quelconques. Le système de régulation peut comprendre, facultativement, une charge réactive fixe. En particulier, les modes de réalisation représentés sur les figures 1a et 1b permettent de mettre en œuvre ces lois de commande.In order to implement the control laws A and B, the positions of the control loads 30 and 31 are arbitrary. The control system may optionally include a fixed reactive load. In particular, the embodiments shown in FIGS. 1a and 1b make it possible to implement these control laws.

Ainsi selon un exemple non limitatif, comme sur la figure 1a, toutes ces charges peuvent être raccordées au réseau 1 dans la zone centrale. En variante, représentée sur la figure 1 b : au moins une charge peut être raccordée au réseau dans la zone centrale Z, par exemple la charge fixe 32, au moins une charge peut être raccordée au réseau dans la zone de consommation Z’, par exemple la charge de régulation réactive 31, et au moins une charge peut être raccordée au réseau au niveau du lien électrique interzone 12, par exemple la première charge de régulation 30.Thus according to a non-limiting example, as in Figure 1a, all these charges can be connected to the network 1 in the central area. Alternatively, shown in Figure 1b: at least one load can be connected to the network in the central zone Z, for example the fixed load 32, at least one load can be connected to the network in the consumption zone Z ', by For example, the reactive control load 31, and at least one load can be connected to the network at the interzone electrical link 12, for example the first control load 30.

En référence à la figure 2b, le schéma électrique équivalent du réseau isolé 2 est à nouveau représenté, dans le cas où le réseau comprend également une charge réactive fixe 32 représentée par un condensateur C1.With reference to FIG. 2b, the equivalent electrical diagram of the insulated network 2 is again shown, in the case where the network also comprises a fixed reactive load 32 represented by a capacitor C1.

Le sous-ensemble constitué du condensateur C1, de la bobine L1 et de la bobine Lee, et délimité par des traits pointillés sur la figure 2b, est un sous-ensemble résonnant. La capacitance du condensateur, c’est-à-dire la puissance réactive fournie ou absorbée par la charge fixe 32, est fixée de sorte que la fréquence de résonance de sous-ensemble soit égale à une fréquence prédéterminée f0. a étant le déphasage entre la tension U et le courant I dans le réseau, a fournit, lorsqu’il est non nul, une information sur le niveau de production ou de consommation en puissance réactive de la zone de consommation Z’. Lorsqu’à est nul, les puissances réactives produites par la charge de régulation 31 (condensateur C) et consommées par la charge de consommation sont identiques.The subset consisting of the capacitor C1, the coil L1 and Lee coil, and defined by dashed lines in Figure 2b, is a resonant subset. The capacitance of the capacitor, i.e. the reactive power supplied or absorbed by the fixed load 32, is set so that the subset resonance frequency is equal to a predetermined frequency f0. a being the phase shift between the voltage U and the current I in the network, provided, when it is not zero, information on the level of production or reactive power consumption of the consumption zone Z '. When at zero, the reactive powers produced by the regulating load 31 (capacitor C) and consumed by the consumption load are identical.

Ainsi, les lois de commande C et D pilotent la valeur de consigne en puissance réactive AQ en fonction de la valeur mesurée du déphasage a, pour maintenir a à 0.Thus, the control laws C and D drive the setpoint value reactive power AQ as a function of the measured value of the phase shift a, to maintain a to 0.

Dans la loi de commande C, la consigne de puissance active ΔΡ est un changement de la valeur de la résistance de R en fonction de la valeur mesurée de la fréquence f pour ramener cette fréquence à une valeur prédéterminée f0.In the control law C, the active power setpoint ΔΡ is a change in the value of the resistance of R as a function of the measured value of the frequency f to reduce this frequency to a predetermined value f0.

Dans la loi de commande D, la consigne de puissance active ΔΡ est un changement de la valeur de la résistance de R en fonction de la valeur mesurée de l’amplitude de la tension pour ramener cette amplitude à un niveau prédéterminé U0.In the control law D, the active power setpoint ΔΡ is a change in the value of the resistance of R as a function of the measured value of the amplitude of the voltage to reduce this amplitude to a predetermined level U0.

Pour pouvoir mettre en oeuvre les lois de commande C et D, la position des charges de régulation 30, 31 doit respecter les contraintes suivantes : - la charge de régulation de puissance réactive 31 doit être raccordée au réseau dans la zone de consommation Z’, - la charge fixe réactive 32 doit être raccordée au réseau dans la zone centrale Z,In order to be able to implement the control laws C and D, the position of the regulation loads 30, 31 must respect the following constraints: the reactive power regulation load 31 must be connected to the network in the consumption zone Z ', the reactive fixed load 32 must be connected to the network in the central zone Z,

Enfin il doit exister un transit de puissance active entre la zone centrale Z et la zone de consommation Z’.Finally, there must be an active power transit between the central zone Z and the consumption zone Z '.

Ces contraintes sont respectées dans l’illustration de la figure 1b.These constraints are respected in the illustration of Figure 1b.

Le système de régulation proposé permet donc de faire fonctionner un réseau isolable en régime transitoire vers un régime stabilisé dans lequel le réseau est sous tension et déconnecté d’un réseau principal. En outre la régulation de la tension et de la fréquence en régime stabilisé peut être mise en oeuvre selon différentes lois de commande, la loi de commande la plus pertinente pouvant être choisie en fonction de la structure du réseau, du type de charges de régulation et des exigences des charges.The proposed control system therefore makes it possible to operate a transient isolable network to a steady state in which the network is switched on and disconnected from a main network. In addition, the regulation of the voltage and the frequency under steady state can be implemented according to different control laws, the most relevant control law being able to be chosen as a function of the structure of the network, the type of regulation loads and load requirements.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Système de régulation (3) d’une amplitude et d’une fréquence d’une tension électrique délivrée sur un réseau (1) comprenant un dispositif de production d’électricité non régulée (10) et au moins une charge de consommation d’électricité (12), ledit réseau étant susceptible d’être isolé d’un réseau principal (2), le système (3) étant caractérisé en ce qu’il comprend : une première charge de régulation (30), adaptée pour consommer ou produire une puissance active variable en fonction d’une valeur de consigne de puissance active, une deuxième charge de régulation (31), adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive variable en fonction d’une valeur de consigne de puissance réactive, et une unité de commande (33), comprenant : o au moins un capteur (34) adapté pour mesurer : l’amplitude de la tension délivrée à la charge de consommation, la fréquence de la tension délivrée à la charge de consommation, o un processeur (35) adapté pour, à partir des mesures des capteurs, délivrer aux charges de régulation (30, 31) des valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive.Control system (3) for an amplitude and a frequency of an electrical voltage delivered on a network (1) comprising an unregulated electricity generating device (10) and at least one consumption charge d electricity (12), said network being capable of being isolated from a main network (2), the system (3) being characterized in that it comprises: a first regulating charge (30) adapted to consume or producing a variable active power as a function of an active power setpoint value, a second regulating load (31) adapted to consume or produce a variable reactive power as a function of a reactive power setpoint, and a unit control unit (33), comprising: o at least one sensor (34) adapted to measure: the amplitude of the voltage delivered to the consumption load, the frequency of the voltage delivered to the consumption load, o a processor (35) adapted, from the measurements of the sensors, to deliver to the control loads (30, 31) setpoint values of active power and reactive power. 2. Système de régulation (3) selon la revendication 1, dans lequel la première charge de régulation (30) comprend au moins une résistance variable, et la deuxième charge de régulation (31) comprend au moins un condensateur de capacité variable.2. Control system (3) according to claim 1, wherein the first regulating load (30) comprises at least one variable resistor, and the second regulating load (31) comprises at least one capacitor of variable capacitance. 3. Système de régulation (3) selon l’une des revendications 1 ou 2, comprenant en outre une charge (32) adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive fixe.3. Control system (3) according to one of claims 1 or 2, further comprising a load (32) adapted to consume or produce a fixed reactive power. 4. Système de régulation (3) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le processeur (35) est en outre adapté pour mettre en œuvre une pluralité de lois de commandes des valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive, et pour sélectionner une loi de commande à mettre en œuvre en fonction d’un état initial du réseau parmi le groupe suivant : le réseau est hors tension et isolé du réseau amont, le réseau est sous tension et isolé du réseau amont, et le réseau est sous tension et connecté au réseau amont.4. Control system (3) according to one of the preceding claims, wherein the processor (35) is further adapted to implement a plurality of control laws of the set values of active power and reactive power, and to select a control law to be implemented according to an initial state of the network among the following group: the network is de-energized and isolated from the upstream network, the network is under voltage and isolated from the upstream network, and the network is energized and connected to the upstream network. 5. Système de régulation (3) selon la revendication 4, et dans lequel les lois de commande comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive à partir des mesures l’amplitude de la tension délivrée à la charge de consommation (13) et de la fréquence de la tension délivrée à la charge de consommation (13).5. Control system (3) according to claim 4, and wherein the control laws comprise at least one control law determining the active power and reactive power setpoint values from the measurements the amplitude of the voltage delivered. the consumption load (13) and the frequency of the voltage delivered to the consumption load (13). 6. Système de régulation (3) selon l’une des revendications 4 ou 5, comprenant en outre une charge (32) adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive fixe, dans lequel les lois de commande comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive à partir d’une mesure de déphasage entre la tension et le courant et à partir d’une mesure d’amplitude de tension ou de fréquence de tension délivrée à la charge de consommation (13).6. Control system (3) according to one of claims 4 or 5, further comprising a load (32) adapted to consume or produce a fixed reactive power, wherein the control laws comprise at least one control law determining the active power and reactive power setpoint values from a phase shift measurement between the voltage and the current and from a measurement of the voltage amplitude or voltage frequency delivered to the consumption load (13). ). 7. Procédé de régulation d’une amplitude et d’une fréquence d’une tension électrique délivrée sur un réseau (1) comprenant un dispositif de production d’électricité non régulée (10) et au moins une charge de consommation d’électricité (13), ledit réseau étant susceptible d’être isolé d’un réseau principal (2), le procédé étant caractérisé en ce qu’il est mis en œuvre par un système de régulation (3) selon l’une des revendications précédentes, et en ce qu’il comprend : la détection (100) d’un état initial du réseau, à partir de l’état initial du réseau détecté, la sélection d’au moins une loi de commande de valeurs de consigne de puissance réactive et de puissance active à appliquer aux charges de régulation pour réguler (200) l’amplitude et la fréquence de la tension électrique sur le réseau.A method of controlling an amplitude and frequency of an electrical voltage delivered on a network (1) comprising an unregulated power generating device (10) and at least one power consumption load ( 13), said network being capable of being isolated from a main network (2), the method being characterized in that it is implemented by a control system (3) according to one of the preceding claims, and in that it comprises: detecting (100) an initial state of the network, from the initial state of the detected network, selecting at least one control law for reactive power setpoint values and active power to be applied to the control loads to regulate (200) the magnitude and frequency of the mains voltage on the network. 8. Procédé de régulation selon la revendication 7, mis en œuvre dans un système de régulation (3) comprenant en outre un groupe électrogène (12), et dans lequel, si l’état initial du réseau est hors tension et isolé du réseau principal (2), le procédé comprend : - la mise sous tension du réseau par le groupe électrogène (210), la commande des charges de puissance actives et réactives à des valeurs de consigne fixe (211,212), - le raccordement du dispositif de production d’électricité non régulée (213), et - la déconnexion du groupe électrogène (214) et la commande (230) des charges de puissance actives et réactives selon une loi de commande de régulation en régime stabilisé.8. Control method according to claim 7, implemented in a control system (3) further comprising a generator (12), and wherein, if the initial state of the network is off and isolated from the main network (2), the method comprises: - energizing the network by the generator set (210), controlling the active and reactive power loads to fixed set point values (211,212), - connecting the production device to unregulated electricity (213), and - the disconnection of the generator set (214) and the control (230) of the active and reactive power loads according to a stabilized regulation control law. 9. Procédé de régulation selon l’une des revendications 7 ou 8, mis en œuvre dans un système de régulation (3) comprenant un contacteur d’ilotage (15) adapté pour sélectivement raccorder ou déconnecter le réseau (1) au réseau principal (2), et dans lequel, si l’état initial du réseau est sous-tension et connecté au réseau amont, le procédé comprend : la commande des charges de puissance actives et réactives à des valeurs de consignes fonction respectivement de la puissance active et de la puissance réactive traversant le contacteur d’ilotage (221), l’ouverture du contacteur d’ilotage (222), et la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de régulation en régime stabilisé (230).9. Control method according to one of claims 7 or 8, implemented in a control system (3) comprising an islanding contactor (15) adapted to selectively connect or disconnect the network (1) to the main network ( 2), and wherein, if the initial state of the network is undervoltage and connected to the upstream network, the method comprises: controlling the active and reactive power loads at setpoint values respectively related to the active power and the reactive power passing through the islanding contactor (221), the opening of the islanding contactor (222), and the control of the active and reactive power loads according to a steady-state regulation law (230). 10. Procédé de régulation selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel, si l’état initial du réseau est sous-tension et déconnecté du réseau amont, le procédé comprend la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de régulation en régime stabilisé (230).10. Control method according to one of claims 7 to 9, wherein, if the initial state of the network is undervoltage and disconnected from the upstream network, the method comprises controlling the active and reactive power loads according to a law stabilized control system (230).
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