FR3099858A1 - Procédé de supervision d’une installation HVDC - Google Patents
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Abstract
Procédé de supervision d’une installation HVDC Procédé de supervision d’une installation HVDC (10) comprenant une pluralité de systèmes (12,14,16) sur chacun desquels on peut mesurer une pluralité de grandeurs caractéristiques, le procédé comprenant les étapes selon lesquelles on mesure la valeur de chaque grandeur caractéristique de la pluralité de grandeurs caractéristiques de chaque système, on détermine, pour chaque grandeur caractéristique, une région de fonctionnement à partir de la valeur mesurée de ladite grandeur caractéristique, la région de fonctionnement étant choisie parmi un groupe de régions de fonctionnement, et on détermine un état de fonctionnement de l’installation à partir des régions de fonctionnement déterminées précédemment. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.
Description
La présente invention concerne le domaine technique de la supervision et du contrôle des installations d’alimentation électrique en courant continu haute tension (HVDC pour « High Voltage Direct Current » en langue anglaise).
Les installations d’alimentation électrique HVDC comprennent généralement une pluralité de systèmes comprenant traditionnellement des éléments commandables tels que des convertisseurs de tension ainsi que des appareillages de connexion munis d’organes de commande, par exemple des disjoncteurs munis de relais ou encore des boucles de commande desdits convertisseurs. Compte tenu de la complexité des installations HVDC, il est nécessaire de coordonner et automatiser le contrôle de ces éléments commandables.
Il est connu de superviser une installation électrique afin d’identifier les états de fonctionnement de cette installation, de manière à déployer les routines de commande adaptées. On connait notamment des procédés de supervision des installations AC à courant alternatif dans lesquels les valeurs de grandeurs caractéristiques de l’installation sont mesurées en temps réel et comparées à des seuils de fonctionnement. L’état de fonctionnement instantané de l’installation AC est alors déterminé en fonction du respect ou non de ces seuils de fonctionnement et est indiqué à un opérateur. L’état de fonctionnement de l’installation AC est donc déterminé en reconstruisant un circuit électrique équivalent de l’installation.
Dans ces procédés de supervision d’installations AC, compte-tenu du grand nombre de générateurs présents dans les installations AC et de l’inertie qu’ils apportent à l’installation, lorsque l’installation AC se trouve dans un état à risque, les éléments de l’installation AC sont commandés localement en modifiant leurs points de fonctionnement. Ces procédés prévoient que lorsque ces commandes locales ne sont pas suffisantes et qu’une ou plusieurs grandeurs caractéristiques dépassent les seuils de fonctionnement, par exemple lorsqu’un seuil de température critique d’un ou plusieurs éléments de l’installation AC est dépassé, des commandes de protection locales sont générées afin d’isoler les éléments concernés de l’installation AC. Dans ce cas de figure, l’opérateur humain doit déclencher les routines de son choix et doit donc agir manuellement sur l’ensemble des éléments de l’installation, de façon à ramener l’installation dans un état de fonctionnement normal et acceptable. Le choix des actions à exécuter, compte-tenu de l’état de fonctionnement souhaité, revient alors entièrement à l’opérateur humain. En outre, l’ensemble des actions engagées par l’opérateur humain prend généralement un temps très important.
Un inconvénient de ces procédés de supervision d’installations AC est donc qu’ils reposent fortement sur l’interprétation de l’opérateur, ce qui n’est pas satisfaisant pour la supervision d’installation HVDC.
Par ailleurs, les installations AC comprennent un grand nombre d’éléments connectés de sorte qu’une perturbation sur un élément a un impact réduit sur l’installation. Ceci permet de découpler les commandes de fonctionnement automatiques de chaque élément de l’installation AC.
Au contraire, les installations HVDC sont très sensibles aux régimes de défaut et présentent une faible inertie de sorte que ces installations HVDC évoluent très rapidement. En outre, ces installations HVDC peuvent être placées dans de nombreuses configurations différentes. Ainsi, une perturbation intervenant sur un élément d’une installation HVDC impacte significativement et de façon simultanée de nombreux éléments de l’installation. Il est donc nécessaire de superviser et d’agir de manière coordonnée sur tous ces éléments et donc sur l’ensemble de l’installation HVDC, pour maintenir ou pour tendre vers un état de fonctionnement normal, hors-perturbation. Les temps de réaction d’un opérateur humain sont très insuffisants pour permettre un contrôle satisfaisant de telles installations HVDC.
Les procédés connus de supervision d’installation AC ne permettent pas de superviser de manière automatique, sûre et coordonnée les changements d’états de fonctionnement des installations HVDC et les changements de mode de commande des éléments de ces installations HVDC. De plus, ces procédés connus sont soumis aux risques d’erreurs d’interprétation de l’opérateur, ce qui peut entrainer la mise en place de routines de commande non adaptées pouvant endommager l’installation supervisée.
En outre, les procédés de supervision connus ne permettent pas de déterminer des états de fonctionnement suffisamment précis et fournissant suffisamment d’informations sur l’ensemble des éléments de l’installation. Ces procédés laissent une grande place à l’interprétation de l’opérateur et ne permettent pas un contrôle automatisé des différents éléments et systèmes.
Les procédés de supervision d’installations AC ne sont donc pas adaptés à la supervision d’installations HVDC.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de supervision d’une installation de transport de courant continu haute tension (HVDC), l’installation HVDC comprenant une pluralité de systèmes sur chacun desquels on peut mesurer une pluralité de grandeurs caractéristiques, le procédé comprenant les étapes selon lesquelles :
- on mesure la valeur de chaque grandeur caractéristique de la pluralité de grandeurs caractéristiques de chaque système ;
- on détermine, pour chaque grandeur caractéristique de chaque système, une région de fonctionnement à partir de la valeur mesurée de ladite grandeur caractéristique, la région de fonctionnement étant choisie parmi un groupe de régions de fonctionnement ; et
- on détermine un état de fonctionnement de l’installation à partir des régions de fonctionnement déterminées précédemment.
- on mesure la valeur de chaque grandeur caractéristique de la pluralité de grandeurs caractéristiques de chaque système ;
- on détermine, pour chaque grandeur caractéristique de chaque système, une région de fonctionnement à partir de la valeur mesurée de ladite grandeur caractéristique, la région de fonctionnement étant choisie parmi un groupe de régions de fonctionnement ; et
- on détermine un état de fonctionnement de l’installation à partir des régions de fonctionnement déterminées précédemment.
Par système on entend un ensemble d’éléments électroniques connectés entre eux électriquement. De manière non limitative, un système peut être une station de l’installation. Les éléments du système peuvent comprendre un convertisseur de tension, une pluralité de liaisons électriques et/ou des appareillages de connexion tels que des disjoncteurs munis de relais. Les différents systèmes de l’installation présentent de préférence, avec les autres systèmes, une pluralité d’éléments similaires. Par exemple, chacun des systèmes de l’installation peut comprendre un même type convertisseur. Encore de préférence, les systèmes de l’installation sont sensiblement identiques.
Les grandeurs caractéristiques utilisées pour la détermination de l’état de fonctionnement du système sont choisies en amont de la mise en œuvre du procédé de supervision selon l’invention. Chaque grandeur caractéristique est avantageusement associée à un élément d’un système. Ces grandeurs caractéristiques traduisent le fonctionnement des éléments des systèmes et donc de l’installation.
Les grandeurs caractéristiques sont de préférence les mêmes pour chacun des systèmes, de sorte que chaque grandeur caractéristique peut être mesurée indépendamment sur chacun des systèmes. Les grandeurs caractéristiques peuvent par exemple comprendre la tension aux bornes d’un élément similaire se retrouvant dans chacun des systèmes de l’installation. La valeur de cette grandeur caractéristique peut alors être mesurée indépendamment sur chacun des systèmes.
Pour une grandeur caractéristique donnée, on détermine de préférence au moins une région de fonctionnement par système de l’installation. Aussi, à chaque grandeur caractéristique est attribuée une pluralité de régions de fonctionnement déterminées, à raison d’au moins une par système. Par conséquent, si on prend la tension d’un convertisseur modulaire comme exemple de grandeur caractéristique, ladite tension est mesurée sur le convertisseur modulaire de chacun des systèmes et une région de fonctionnement de cette tension est déterminée pour chacun des systèmes.
De manière non limitative, l’ensemble de ces régions de fonctionnement d’une même grandeur caractéristiques, déterminées pour chacun des systèmes, peuvent être regroupées dans un vecteur propre à ladite grandeur caractéristique.
Par exemple, les régions de fonctionnement déterminées pour la tension entre deux points du convertisseur modulaire de chacun des système peuvent être regroupées dans un vecteur propre à cette grandeur caractéristique de l’installation.
La détermination de la région de fonctionnement de chaque grandeur caractéristique est de préférence réalisée à partir d’une table ou classification associant à différentes plages de valeurs de ladite grandeur caractéristique une région de fonctionnement. Ladite table ou classification est avantageusement déterminée au préalable, par étude exhaustive des installations HVDC. Le procédé de supervision selon l’invention permet de passer d’une grandeur caractéristique d’un système pouvant prendre une infinité de valeurs continues à une région de fonctionnement discrètes choisie parmi un ensemble de régions de fonctionnement possibles. Cette étape du procédé permet la supervision de l’installation à l’échelle locale d’un élément du système.
De préférence, la région de fonctionnement est choisie parmi un groupe d’au moins deux régions de fonctionnement, encore de préférence parmi un groupe d’au moins trois régions de fonctionnement.
A titre d’exemple non limitatif, pour chaque grandeur caractéristique, la région de fonctionnement déterminée peut être « 0 », « 1 » ou « 2 ». « 0 » traduit alors une valeur faible ou insuffisante de la grandeur caractéristique, « 1 » traduit une valeur nominale et satisfaisante de la grandeur caractéristique et « 2 » traduit une valeur importante et excessive de la grandeur caractéristique.
De préférence, l’état de fonctionnement de l’installation est également déterminé à partir d’une table ou d’une classification. Ladite table regroupe l’ensemble des états physiquement possibles ainsi que l’ensemble des combinaisons de régions de fonctionnement permettant de les déterminer. L’Etat de fonctionnement déterminé traduit une supervision à l’échelle globale de l’installation.
Le procédé selon l’invention permet donc de passer d’un nombre élevé de grandeurs caractéristiques dont les valeurs sont très disparates à un unique état de fonctionnement, ce qui facilite le contrôle de l’installation. En outre, l’état de fonctionnement de l’installation contient une grande quantité d’informations, notamment concernant le fonctionnement local de chacun des éléments de l’installation, et est fonction de la valeur de chacune des grandeurs caractéristiques. L’état de fonctionnement est fonction des régions de fonctionnement déterminées de chacune des grandeurs caractéristiques.
Selon l’invention, la supervision de l’installation est donc réalisée à l’échelle locale des éléments des systèmes ainsi qu’à l’échelle globale de l’installation. Ceci permet une supervision précise de l’installation et de ses systèmes.
En outre, contrairement aux procédés connus de supervisions d’installations AC, le procédé selon l’invention permet de superviser rapidement, simultanément et de manière coordonnée l’ensemble des éléments de l’installation HVDC. Le procédé permet notamment d’identifier simultanément les éléments défaillants et de mettre en place les routines de sécurité adaptées. Le procédé est donc particulièrement adapté à la supervision d’installations HVDC.
En outre, le procédé de supervision selon l’invention facilite le contrôle des éléments commandables de l’installation et est suffisamment précis pour permettre une automatisation du contrôle de l’installation HVDC. L’invention permet donc de s’affranchir d’une supervision manuelle, par l’opérateur humain, et donc d’un contrôle basé sur des décisions prises par un opérateur. Les temps de décision et de transition sont réduits. Le contrôle de l’installation est donc plus rapide, plus rigoureux et mieux coordonné, de sorte que le procédé de supervision selon l’invention est particulièrement adapté pour la supervision d’installations HVDC. En outre, Les routines de protection de l’installation sont déployées très rapidement et l’invention permet de s’affranchir de potentielles erreurs d’interprétation et de choix de routines inadaptés de la part de l’opérateur, ce qui réduit grandement les risques d’endommagement de l’installation.
Contrairement aux procédés de supervision d’installation AC connus, le procédé de supervision selon l’invention permet d’appréhender et déterminer très rapidement l’état de fonctionnement de l’installation HVDC, d’engager les séquences de commandes de fonctionnement adaptées à la situation et de coordonner les commandes de fonctionnement ou séquences de commandes de fonctionnement. Le procédé selon l’invention permet donc de superviser une installation HVDC de manière sûre et coordonnée.
De plus, le procédé de supervision selon l’invention peut être appliqué à toute installation HVDC, indépendamment de sa taille et du nombre de systèmes qu’elle comprend. Le procédé de supervision permet par ailleurs de déterminer l’état de fonctionnement de l’installation à tout moment.
De préférence, le procédé de supervision comprend en outre une étape selon laquelle, pour chaque grandeur caractéristique, on détermine le niveau d’une variable globale par un traitement qui utilise toutes les régions de fonctionnement déterminées de cette grandeur caractéristique pour chaque système, et qui délivre un niveau choisi dans un groupe de niveaux, procédé dans lequel on détermine l’état de fonctionnement de l’installation à partir des niveaux des variables globales déterminés précédemment.
On comprend que les régions de fonctionnement permettent de déterminer les niveaux des variables globales, qui permettent ensuite de déterminer l’état de fonctionnement de l’installation. L’état de fonctionnement de l’installation est donc déterminé à partir des régions de fonctionnement, et plus directement, à partir des niveaux des variables globales.
Une variable globale est associée à chaque grandeur caractéristique de l’installation. Là-encore, le niveau de cette variable globale est de préférence déterminé à l’aide d’une table ou d’une classification préétablie, par étude exhaustive des installations HVDC.
Le niveau déterminé d’une variable globale est fonction de chacune des régions de fonctionnement déterminées, système par système, pour la grandeur caractéristique correspondante. Ce niveau traduit l’état global de la grandeur caractéristique associée pour l’ensemble des systèmes, de sorte qu’une supervision à l’échelle des systèmes est réalisée.
De préférence, l’état de fonctionnement de l’installation est également déterminé à partir d’une table ou d’une classification. Ladite table regroupe l’ensemble des états physiquement possibles ainsi que l’ensemble des combinaisons de niveaux de variables globales permettant de les déterminer.
De manière avantageuse, chacun des systèmes comprend au moins un élément et les grandeurs caractéristiques d’un système comprennent au moins un courant traversant un chemin de l’élément et/ou une tension entre deux points de l’élément. Les éléments sont de préférence aptes à stocker de l’énergie. Aussi, de telles tension et courants traduisent un état énergétique de l’élément associé et sont donc représentatifs du fonctionnement dudit élément. De manière non limitative, l’élément peut être une liaison de l’installation, un convertisseur ou encore un appareillage de connexion tel qu’un disjoncteur comprenant un relais. La tension entre deux points de l’élément peut être une tension aux bornes dudit élément ou une tension interne dudit élément.
Préférentiellement, les grandeurs caractéristiques d’un système comprennent au moins une tension entre deux points d’un convertisseur source de tension de ce système. Par convertisseur source de tension (« VSC » pour Voltage Source Converter en langue anglaise), on entend un convertisseur dont les composants de base sont des semi-conducteurs dont la commutation est commandable. Il peut notamment s’agir de convertisseurs modulaires multi-niveaux. Auquel cas, le convertisseur comprend une pluralité de bras ayant une pluralité de sous-modules commandables comprenant chacun un organe de stockage d’énergie, tel qu’un condensateur, pouvant être connecté en série ou contourné dans le bras associé. Dans le cas d’un convertisseur modulaire multi-niveaux, ladite tension mesurée entre deux points est avantageusement, et de manière non limitative, une tension interne du convertisseur résultant de la moyenne de l’ensemble des tensions aux bornes des condensateurs des sous-modules du convertisseur. Ladite tension entre deux points du convertisseur peut également être une tension aux bornes du convertisseur.
De manière avantageuse, le précédé comprend en outre l’étape selon laquelle on détermine au moins un nouvel état de fonctionnement de l’installation pouvant être atteint, à partir de l’état de fonctionnement déterminé de l’installation. L’état de fonctionnement déterminé est l’état de fonctionnement obtenu par la mise en œuvre des étapes du procédé de supervision selon l’invention et correspond donc à l’état de fonctionnement dans lequel se trouve l’installation lors de la supervision.
Ledit au moins un nouvel état de fonctionnement pouvant être atteint est de préférence déterminé à partir d’un graphe d’état, également appelé diagramme états-transitions, ou encore d’une table, préétablis par ingénierie et analyse exhaustive des installations HVDC. De préférence, les états de fonctionnement physiquement impossibles ont été écartés lors de l’établissement de ce graphe ou de cette table. Sans sortir du cadre de l’invention, pour un état de fonctionnement déterminé, un ou plusieurs nouveaux états de fonctionnements peuvent être atteints.
De manière non limitative, une pluralité d’états de fonctionnement peuvent être rassemblés dans un groupe d’états de fonctionnement préétabli, par exemple un groupe d’états de démarrage de l’installation, ou encore un groupe d’état de protection de l’installation.
De préférence, le précédé comprend en outre l’étape selon laquelle on détermine si ledit au moins un nouvel état de fonctionnement peut être atteint par une transition contrôlable ou par une transition incontrôlable.
Une transition regroupe une ou plusieurs actions modifiant la nature de l’installation, par exemple la valeur des grandeurs caractéristiques ou le nombre d’éléments connectés dans un système, permettant de passer de l’état de fonctionnement déterminé au nouvel état de fonctionnement de l’installation.
Par transition contrôlable on entend une transition pouvant être exécutée à dessein, par une ou plusieurs commandes de fonctionnement choisies afin de tendre vers le nouvel état de fonctionnement associé. De manière non limitative, l’exécution d’une transition contrôlable peut comprendre la réalisation d’une pluralité d’actions distinctes, par exemple une combinaison d’actions de modifications du mode de régulation et donc de la configuration des boucles de commande, notamment des convertisseurs, ou de l’installation, d’actions de modification des valeurs de consigne pour la régulation d’une ou plusieurs grandeurs caractéristiques, d’actions de régulation de grandeurs caractéristiques de l’installation et d’actionnement d’appareillages de connexion de l’installation.
Par opposition, une transition incontrôlable est exécutée sans avoir été commandée et ne peut généralement pas être exécutée volontairement. Ce type de transition est généralement subie et non souhaitée. Il peut par exemple s’agir d’une panne d’un élément de l’installation.
De préférence, chaque nouvel état peut être atteint par une unique transition contrôlable ou incontrôlable. En variante et de manière non limitative, il peut être envisagé qu’un nouvel état peut être atteint par une pluralité de transitions contrôlables ou incontrôlables.
De manière non limitative, l’ensemble des transitions contrôlables et incontrôlables sont également référencées dans un graphe d’état, ou diagramme états-transitions préétabli, ou encore dans une table.
Avantageusement, le précédé comprend en outre une étape de sélection d’un état de fonctionnement cible parmi l’ensemble des nouveaux états de fonctionnement de l’installation pouvant être atteints par une transition contrôlable. L’état de fonctionnement cible est avantageusement sélectionné de manière automatisée. L’état de fonctionnement cible est sélectionné en fonction des besoins de l’installation. Il peut par exemple s’agir d’un état plus stable que l’état de fonctionnement déterminé actuel de l’installation, ou encore d’un état de fonctionnement normal de l’installation.
De manière avantageuse, à chacune des transitions contrôlables permettant d’atteindre un des nouveaux états de fonctionnement de l’installation est associée une pondération, et on sélectionne l’état de fonctionnement cible en tenant compte desdites pondérations. Une pondération est de préférence un indice représentatif d’une ou plusieurs données critiques de la transition, par exemple le temps d’exécution de la transition, son coût et/ou sa durée. La sélection de l’état de fonctionnement cible comprend alors une étape de comparaison des pondérations des transitions contrôlables. On comprend qu’une transition dont la pondération indique une courte durée d’exécution et/ou un coût réduit sera avantageusement sélectionnée au détriment d’une autre transition dont la pondération indique un temps d’exécution et/ou un coût élevé.
Les pondérations sont de préférences attribuées en amont de la supervision et du contrôle de l’installation, également suite à une étude exhaustive des installations HVDC.
L’invention porte également sur un procédé de commande dans lequel on utilise l’état de fonctionnement déterminé pour exécuter au moins une commande de fonctionnement de l’installation. Une commande de fonctionnement est une action permettant d’agir sur l’installation afin d’en modifier le fonctionnement ou la topologie. Grâce à l’invention, la commande de fonctionnement de l’installation peut être automatisée et est particulièrement rapide et peu coûteuse. L’invention permet en outre d’appréhender rapidement l’état de fonctionnement de l’installation, ce qui permet de déterminer rapidement la séquence de commandes de fonctionnement adaptées. Contrairement aux procédés connus, les commandes de fonctionnement ou les séquences de commandes de fonctionnement peuvent en outre être coordonnées.
De préférence, l’installation est une installation supervisée par le procédé de supervision décrit précédemment, la commande de fonctionnement de l’installation comprenant un passage de l’état de fonctionnement déterminé de l’installation à l’état de fonctionnement cible, par exécution de la transition contrôlable entre l’état de fonctionnement déterminé et l’état de fonctionnement cible.
Par installation supervisée on entend une installation pour laquelle on a mis en œuvre le procédé de supervision selon l’invention ou encore une installation équipée d’un dispositif de supervision selon l’invention.
De manière non limitative, l’état de fonctionnement cible peut ne constituer qu’un état de fonctionnement transitoire formant une étape menant à un état de fonctionnement final souhaité.
Préférentiellement, à partir de l’état de fonctionnement cible sélectionné, on détermine au moins une région de fonctionnement cible pour chacune des grandeurs caractéristiques de la pluralité de grandeurs caractéristiques de chaque système, et on détermine une valeur cible pour chacune des grandeurs caractéristiques à partir desdites régions de fonctionnement cibles déterminées, l’exécution de la transition contrôlable entre l’état de fonctionnement déterminé et l’état de fonctionnement cible comprenant au moins une étape de régulation visant à faire tendre la valeur d’au moins une grandeur caractéristique d’un système vers sa valeur cible.
Lorsque la valeur de ladite au moins une grandeur caractéristique d’un système atteint sa valeur cible, la grandeur caractéristique atteint alors sa région de fonctionnement cible. Le changement de région de fonctionnement de la grandeur caractéristique pour un ou plusieurs systèmes induit un changement du niveau de la variable globale associée à ladite grandeur caractéristique.
De manière non limitative, le niveau d’une variable globale peut être modifié si toutes les régions de fonctionnement de la grandeur caractéristique associée sont modifiées, pour chacun des systèmes. En variante, le niveau de ladite variable globale peut être modifié en réponse à la modification d’une seule des régions de fonctionnement de la grandeur caractéristique associée, pour un unique système.
La modification du niveau de ladite au moins une variable globale entraine un changement de l’état de fonctionnement de l’installation, qui tend vers l’état de fonctionnement cible.
De manière avantageuse, l’exécution de la transition contrôlable entre l’état de fonctionnement déterminé et l’état de fonctionnement cible comprend au moins une étape d’actionnement d’un appareillage de connexion, par exemple d’un disjoncteur. Le changement d’état de fonctionnement comprend alors une modification de la topologie de l’installation, par exemple l’isolation ou la connexion d’un système ou d’un élément par rapport à l’installation.
Sans sortir du cadre de l’invention, l’exécution de la transition contrôlable entre l’état de fonctionnement déterminé et l’état de fonctionnement cible peut comprendre une combinaison d’étapes d’actionnement d’appareillages de connexion, par exemple l’actionnement d’interrupteurs, d’étapes de modification de la configuration des boucles de commande des convertisseurs de l’installation, d’étapes de modification des valeurs de consigne pour la régulation d’une ou plusieurs grandeurs caractéristiques et d’étapes de régulation de la valeur d’une ou plusieurs grandeurs caractéristiques.
Les boucles de commande des convertisseurs peuvent notamment être activées ou désactivées. Il peut s’agir de boucle de commande permettant le contrôle de la puissance active, de la puissance réactive, de la tension interne, de la tension en partie continue ou de la tension en partie alternative du convertisseur. En modifiant la configuration de ces boucles, l’état de fonctionnement de l’installation peut être modifié. En outre, à l’intérieur de chaque boucle de commande, les grandeurs caractéristiques peuvent être régulées.
De préférence, la commande de fonctionnement de l’installation est mise en œuvre à l’aide d’un automate de commande. Un intérêt est d’automatiser la commande de l’installation, ce qui augmente la rapidité et réduit les coûts de commande de ladite installation.
L’invention propose également un programme d’ordinateur comportant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé tel que défini ci-avant lorsque ledit programme est exécuté par un processeur.
Le programme d’ordinateur comporte avantageusement des instructions pour l’exécution des étapes du procédé de supervision et du procédé de commande.
L’invention propose également un support d’enregistrement lisible par un processeur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé tel que défini ci-avant.
On peut noter que les programme d’ordinateur mentionnés dans le présent exposé peuvent utiliser n’importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n’importe quelle autre forme souhaitable.
De plus, les supports d’enregistrement (ou d’information) mentionnés dans le présent exposé peuvent être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy disc) ou un disque dur.
D'autre part, les supports d’enregistrement peuvent correspondre à un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
Alternativement, les supports d’enregistrement peuvent correspondre à un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.
Enfin, il est proposé un système informatique comprenant un processeur et une mémoire comprenant le programme d’ordinateur tel que défini ci-avant pour l’exécution des étapes dudit procédé sur le processeur du système informatique.
L’invention porte également sur un dispositif de supervision d’une installation de transport de courant continu haute tension (HVDC), l’installation HVDC comprenant une pluralité de systèmes sur chacun desquels on peut mesurer une pluralité de grandeurs caractéristiques, le dispositif comprenant:
un module de mesure configuré pour mesurer la valeur de chaque grandeur caractéristique de la pluralité de grandeurs caractéristiques de chaque système ;
un premier module de traitement, configuré pour déterminer, pour chaque grandeur caractéristique de chaque système, une région de fonctionnement à partir de la valeur mesurée de ladite grandeur caractéristique, la région de fonctionnement étant choisie parmi un groupe de régions de fonctionnement ; et
un calculateur configuré pour déterminer un état de fonctionnement de l’installation à partir des régions de fonctionnement déterminées précédemment.
un module de mesure configuré pour mesurer la valeur de chaque grandeur caractéristique de la pluralité de grandeurs caractéristiques de chaque système ;
un premier module de traitement, configuré pour déterminer, pour chaque grandeur caractéristique de chaque système, une région de fonctionnement à partir de la valeur mesurée de ladite grandeur caractéristique, la région de fonctionnement étant choisie parmi un groupe de régions de fonctionnement ; et
un calculateur configuré pour déterminer un état de fonctionnement de l’installation à partir des régions de fonctionnement déterminées précédemment.
De préférence, le dispositif de supervision comprend en outre un deuxième module de traitement configuré pour déterminer, pour chaque grandeur caractéristique, le niveau d’une variable globale par un traitement qui utilise toutes les régions de fonctionnement déterminées de cette grandeur caractéristique pour chaque système, et qui délivre un niveau choisi dans un groupe de niveaux, le calculateur étant configuré pour déterminer l’état de fonctionnement de l’installation à partir des niveaux des variables globales déterminés précédemment
L’invention porte de plus sur un dispositif de commande de l’installation supervisée par le dispositif de supervision décrit précédemment, comprenant un module de contrôle configuré pour exécuter au moins une commande de fonctionnement de l’installation à partir de l’état de fonctionnement déterminé
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
L’invention porte sur un procédé de supervision d’une installation de transport de courant continu haute tension (HVDC) et sur un dispositif de supervision d’une telle installation HVDC. L’invention porte également sur un procédé de commande de l’installation supervisée par ledit procédé de supervision et sur un dispositif de commande de l’installation supervisée par ledit dispositif de supervision.
La figure1illustre une installation HVDC10supervisée par un dispositif de supervision selon l’invention, mettant en œuvre un procédé de supervision selon l’invention. Dans cet exemple, l’installation HVDC10comprend un premier système12, un deuxième système14et un troisième système16reliés entre eux électriquement. L’installation HVDC présente une architecture triangulaire et comprend en outre une partie continue18et un premier réseau d’alimentation électrique alternatif20, un deuxième réseau d’alimentation électrique alternatif22et un troisième réseau d’alimentation électrique alternatif24.
Le premier système12comprend une pluralité d’éléments connectés entre eux-électriquement, en l’espèce un premier convertisseur source de tension26, un deuxième convertisseur source de tension27et deux disjoncteurs à courant alternatif28 commandables, ou « Alternative Current Circuit Breaker (ACCB) » en langue anglaise, formant des appareillages de connexion coupe-circuits. Le premier système comprend également six disjoncteurs à courant continu30 commandables, ou « Direct Current Circuit Breaker (DCCB) ». Les disjoncteurs à courant alternatif28permettent d’isoler les premier et deuxième convertisseurs source de tension26,27du premier réseau d’alimentation électrique alternatif20. Les disjoncteurs à courant continu30permettent d’isoler les premier et deuxième convertisseurs source de tension26 , 27de la partie continue18de l’installation. Le premier système12comprend par ailleurs trois lignes dont un pôle positif32 + , un pôle négatif32 - et une ligne de terre ou un retour métallique de la partie continue18de l’installation, ces trois lignes formant une première liaison électrique continue.
De même, le deuxième système14comprend un troisième convertisseur source de tension34, un quatrième convertisseur source de tension35, deux disjoncteurs à courant alternatif36et six disjoncteurs à courant continu38. Les disjoncteurs à courant alternatif36permettent d’isoler les troisième et quatrième convertisseurs source de tension34,35du deuxième réseau d’alimentation électrique alternatif22. Le deuxième système14comprend par ailleurs trois lignes dont un pôle positif40 + , un pôle négatif40 - et une ligne de terre ou un retour métallique, formant une deuxième liaison électrique continue. Le troisième système16comprend un cinquième convertisseur source de tension42, un sixième convertisseur source de tension43, deux disjoncteurs à courant alternatif44et six disjoncteurs à courant continu46. Les disjoncteurs à courant alternatif44permettent d’isoler les cinquième et sixième convertisseurs source de tension42,43du troisième réseau d’alimentation électrique alternatif24. Le troisième système16comprend par ailleurs trois lignes dont un pôle positif48 + , un pôle négatif48 - et une ligne de terre ou un retour métallique, formant une troisième liaison électrique continue.
Dans cet exemple non limitatif, les convertisseurs source de tension26,27,34,35,42,43sont des convertisseurs modulaires multi-niveaux (MMC) et comprennent chacun une pluralité de sous-modules commandables dans un état de fonctionnement normal desdits convertisseurs. Les sous-modules comprennent des organes de stockage connectés en séries dans des bras et des organes de commande permettant de commander la connexion ou non desdits organes de stockage dans les bras.
L’installation10comprend en outre un dispositif de supervision50pour superviser ladite installation et un dispositif de commande52configuré pour commander l’installation supervisée par le dispositif de supervision50.
Un mode de réalisation d’un dispositif de supervision50est illustré en figure6. Le dispositif de supervision50 comprend un module de mesure56configuré pour mesurer la valeur de chaque grandeur caractéristique caractéristiques de chaque système et un premier module de traitement58, configuré pour déterminer, pour chaque grandeur caractéristique de chaque système, une région de fonctionnement à partir de la valeur mesurée de ladite grandeur caractéristique, la région de fonctionnement étant choisie parmi un groupe de régions de fonctionnement. Le dispositif de supervision50 comprend en outre un deuxième module de traitement60configuré pour déterminer, pour chaque grandeur caractéristique, le niveau d’une variable globale par un traitement qui utilise toutes les régions de fonctionnement déterminées de cette grandeur caractéristique pour chaque système, et qui délivre un niveau choisi dans un groupe de niveaux.
De plus, le dispositif de supervision50comprend un calculateur62configuré pour déterminer un état de fonctionnementEde l’installation à partir des régions de fonctionnement déterminées des grandeurs caractéristiques, et plus directement, à partir des niveaux des variables globales déterminés.
Le dispositif de commande52comprend un module de contrôle54configuré pour exécuter des commandes de fonctionnement de l’installation HVDC10. Le module de contrôle54est notamment apte à commander les sous-modules des convertisseurs source de tension ainsi que les disjoncteurs à courant continu et les disjoncteurs à courant alternatif. Sans sortir du cadre de l’invention, le module de contrôle54peut comprendre une pluralité de sous-modules de contrôles implantés localement dans chacun des systèmes afin de réaliser une commande locale, notamment des sous-modules et des disjoncteurs.
La figure5illustre les étapes d’un exemple de procédé de supervision selon l’invention et d’un procédé de commande selon l’invention respectivement pour superviser et commander une installation telle qu’illustrée en figure1. Dans la représentation de la figure5, chacun des blocsS1àS8représente une étape d’un mode de mise en œuvre du procédé de supervision selon l’invention. L’étapeS9est une étape d’un mode de mise en œuvre du procédé de commande selon l’invention. L’ensemble de ces étapes sont de préférence automatisées et réalisées par un ordinateur industriel ou encore un automate de commande programmable, de sorte que l’intervention d’un opérateur n’est pas nécessaire.
Selon une première étapeS 1on sélectionne un ensemble de grandeurs caractéristiques utilisées pour la supervision. Ces grandeurs caractéristiques traduisent le fonctionnement des éléments des systèmes et donc de l’installation. Dans cet exemple non limitatif, dans la mesure où les convertisseurs sont des convertisseurs modulaires multi-niveaux, la tension interne desdits convertisseurs sources de tension26,27,34,35,42,43de chacun des systèmes12,14,16de l’installation10est retenue comme grandeur caractéristique. Pour chaque convertisseur, cette tension correspond, dans cet exemple non limitatif, à la moyenne des tensions aux bornes des condensateurs des sous-modules dudit convertisseur. Par ailleurs, les grandeurs caractéristiques retenues comprennent des tensions et courants mesurés localement sur chacun des systèmes de l’installation. Aussi, les tensions mesurées entre les pôles et la terre ou le retour métallique de chacun des systèmes, ainsi que le courant circulant dans les liaisons électriques continues sont également retenues comme grandeurs caractéristiques. Sans sortir du cadre de l’invention, d’autres grandeurs caractéristiques, traduisant l’état de l’installation, pourraient être choisies.
Les grandeurs caractéristiques retenues comprennent donc une première tension internev sc 1 du premier convertisseur source de tension26, une deuxième tension internev sc 2 du deuxième convertisseur source de tension27, une troisième tension internev sc 3 du troisième convertisseur source de tension34, une quatrième tension internev sc 4 du quatrième convertisseur source de tension35,une cinquième tension internev sc 5 du cinquième convertisseur source de tension42et une sixième tension internev sc 6 du sixième convertisseur source de tension43.
La tension entre les pôles et les lignes de terre, formant une deuxième grandeur caractéristique, regroupe une première tensionv L 1 + mesurée localement entre le pôle positif32 + du premier système et la ligne de terre, une deuxième tensionv L 1- mesurée localement entre le pôle négatif32 - du premier système et la ligne de terre, une troisième tensionv L2+ mesurée localement entre le pôle positif4 0 + du deuxième système et la ligne de terre, une quatrième tensionv L2 - mesurée localement entre le pôle négatif40 - du deuxième système et la ligne de terre, une cinquième tensionv L3+ mesurée localement entre le pôle positif48 + du troisième système et la ligne de terre et une sixième tensionv L3- mesurée localement entre le pôle négatif48 - du troisième système et la ligne de terre.
De plus, le courant circulant dans les liaisons électriques continues, mesuré localement pour chacun des systèmes et formant une troisième grandeur caractéristique, regroupe des premier et deuxième courantsi L 1 3+ , i L31+ mesurés localement et circulant dans le pôle positif32 + du premier système, des quatrième et cinquième courantsi L 1 3-, i L31- mesurés localement et circulant dans le pôle négatif32 - du premier système, des cinquième et sixième courantsi L 1 2+, i L21+ mesurés localement et circulant dans le pôle positif40 + du deuxième système, des septième et huitième courantsi L 1 2-, i L21- mesurés localement et circulant dans le pôle négatif40 - du deuxième système, des neuvième et dixième courantsi L23+, i L32+ mesurés localement et circulant dans le pôle positif48 + du troisième système, des onzième et douzième courantsi L23-, i L32- mesurés localement et circulant dans le pôle négatif48 - du troisième système.
Selon une deuxième étapeS 2, on mesure la valeur de chaque grandeur caractéristique de chaque système. Ces mesures sont de préférence réalisées à l’aide de capteurs de tension et de courant du module de mesure56.
Selon une troisième étapeS 3, on détermine, à l’aide du premier module de traitement58, pour chaque grandeur caractéristique de chaque système, une région de fonctionnement à partir des valeurs des grandeurs caractéristiques mesurées précédemment. Dans cet exemple non limitatif, la détermination des régions de fonctionnement est réalisée à l’aide d’une table dont une version simplifiée est illustrée en figure2. Cette table est préétablie grâce à une étude exhaustive des installations HVDC et associe, à chaque plage de valeurs des grandeurs caractéristiques, une région de fonctionnement.
Dans cette table préétablie, pour une plage de valeurs donnée d’une grandeur caractéristique est attribuée une région de fonctionnement. Dans cet exemple, la région de fonctionnement est choisie parmi un groupe de trois régions de fonctionnement comprenant les régions de fonctionnement « 0 », « 1 » ou « 2 ». Pour la tension aux bornes du convertisseur source de tension, une région de fonctionnement « 0 » correspond à une tension insuffisante traduisant un convertisseur dont les organes de stockage d’énergie ne sont pas chargés et dont les organes de commande des sous-modules ne peuvent pas être contrôlés. Une région de fonctionnement « 1 » correspond à une tension nominale, traduisant un fonctionnement normal du convertisseur source de tension, dans lequel les sous-modules du convertisseur sont contrôlables. Une région de fonctionnement « 2 » correspond à une surtension, traduisant un fonctionnement à risque du convertisseur, dans lequel les limites de sécurité sont dépassées.
Par ailleurs, pour le courant circulant dans les liaisons électriques continues et la tension entre deux les deux extrémités desdites liaisons, une région de fonctionnement « 0 » traduit un courant ou une tension nulle dans la liaison, une région de fonctionnement « 1 » correspond à un courant ou une tension nominale traduisant un fonctionnement normal, une région de fonctionnement « 2 » traduit un courant excessif ou une surtension dans la liaison.
Cette troisième étape permet donc de déterminer un ensemble de régions de fonctionnement traduisant le fonctionnement de chacun des convertisseurs source de tension et de chacune des liaisons électriques continues pour l’ensemble des systèmes.
Dans cet exemple non limitatif, une région de fonctionnement « 0 » est déterminée pour la tension internev sc d’un convertisseur lorsque la tension interne est inférieure à 80% de la tension continue nominale entre le pôle positif ou négatif associé et la ligne de terre. Une région de fonctionnement « 1 » pour la tension internev sc d’un convertisseur correspond à une tension interne comprise entre 80% et 120% de ladite tension continue nominale et une région de fonctionnement « 2 » correspond à une tension interne supérieure à 120% de ladite tension continue nominale. Les régions de fonctionnement sont déterminées de manière similaires pour les tensionsV L mesurées localement entre les pôles positif ou négatif des systèmes et la ligne de terre.
Concernant la grandeur caractéristique du courant circulant dans une ligne, une région de fonctionnement « 0 » est déterminée lorsque ledit courant dans une lignei L est inférieur à 5% de la valeur nominale du courant continu dans cette ligne. Une région de fonctionnement « 1 » est attribuée lorsque le courant est compris entre 5% et 200% de la valeur nominale du courant continu dans la ligne et une région de fonctionnement « 2 » est attribuée lorsque la valeur du courant circulant dans la ligne est supérieure à 200% de la valeur nominale du courant continu dans la ligne.
Dans cet exemple non limitatif, l’installation est placée dans un état initial et doit être démarrée. Aucun courant ne circule dans l’installation. Les tensions internes des convertisseurs source de tension et les tensions entre les pôles et la ligne de terre sont sensiblement nulles. Par conséquent, on détermine respectivement, pour les première, deuxième, troisième, quatrième, cinquième et sixième tensions internesv sc1 ,v sc 2, v sc 3 ,v sc4 ,v sc 5, v sc 6 aux bornes des premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième et sixième convertisseurs source de tension, les régions de fonctionnement « 0 », « 0 », « 0 », « 0 », « 0 » et « 0 ». De même, on détermine respectivement, pour les première, deuxième, troisième, quatrième, cinquième et sixième tensionsv L 1 + , v L 1 -, v L2 +, v L2- ,v L3 + , v L3+ entre les pôles positifs et négatifs et les lignes de terre des systèmes, les régions de fonctionnement « 0 », « 0 », « 0 », « 0 », « 0 » et « 0 ». Enfin, on détermine respectivement, pour chacun des courantsI L 1 2+ ,I L 1 2- , I L21+ ,I L21- , I L 1 3+ ,I L 1 3- , I L3 1 + ,I L3 1 - , I L32+ ,I L32- , I L23+ ,I L23- circulant dans les première, deuxième et troisième liaisons électriques continues, la région de fonctionnement « 0 ».
L’ensemble des régions de fonctionnement peuvent ensuite être regroupées en fonction de leurs grandeurs caractéristiques afin de former un vecteur, associé à ladite grandeur caractéristique. Dans le présent exemple, trois vecteurs peuvent être formés, à raison d’un par grandeur caractéristique.
Le vecteurv sc de la tension interne des convertisseurs sources de tension de chacun des systèmes est le suivant :v sc = (v sc1 : « 0 »,v sc2 : « 0 »,v sc3 : « 0 », v sc4 : « 0 »,v sc5 : « 0 »,v sc6 : « 0 »).
Le vecteurv L de la tension entre les pôles positif ou négatif et les lignes de terre de chacun des systèmes est le suivant :v L = (v L 1 + : « 0 »,v L 1 - : « 0 »,v L2 + : « 0 »,v L2- : « 0 »,v L3 + : « 0 », v L3- : « 0 », ).
Le vecteurI L du courant circulant dans les liaisons électriques continues de chacun des systèmes est le suivant :I L = (I L 1 2+ : « 0 »,I L 1 2- : « 0 »,I L21+ : « 0 »,I L21- : « 0 »,I L 1 3+ : « 0 »,I L 1 3- : « 0 »,I L31+ : « 0 »,I L31- : « 0 »,I L32+ : « 0 »,I L32- : « 0 »,I L23+ : « 0 »,I L23- : « 0 »).
Lesdits vecteursv sc ,v L etI L forment des variables globales associées à chacune des trois grandeurs caractéristiques de l’installation.
Selon une quatrième étapeS4non limitative, on détermine, à l’aide du deuxième module de traitement60, pour chaque grandeur caractéristique, un niveau de chacune des variables globales. On détermine donc le niveau de la variable globale associée à la tension internes des convertisseurs sources de tension de chaque système, à la tension entre les pôles positif ou négatifs et la ligne de terre de chaque système, ainsi qu’au courant circulant dans lesdites liaisons électriques continues de chaque système.
Ces niveaux des variables globales est déterminé par un traitement qui utilise toutes les régions de fonctionnement déterminées de la grandeur caractéristique associée, pour chaque système. Ce traitement délivre un niveau choisi dans un groupe de niveaux. Aussi, pour la grandeur caractéristique : tension interne des convertisseurs sources de tension, le niveau de la variable globalev sc associée est fonction des régions de fonctionnement déterminées pour les première, deuxième, troisième, quatrième, cinquième et sixième tensionsv sc1 ,v sc 2, v sc 3 , v sc4 ,v sc 5, v sc 6 internes des premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième et sixième convertisseurs source de tension26,27,34,35,42,43. De même, le niveau de la variable globalev L associée à la tension entre les pôles positifs ou négatifs et la ligne de terre des systèmes est fonction des régions de fonctionnement déterminées pour les tensionv L 1 + , v L 1 - ,v L2 + , v L2- ,v L3 +, v L3 - .Le niveau de la variable globaleI L associée au courant circulant dans les liaisons électriques continues est fonction des régions de fonctionnement déterminées pour les courantsI L 1 2+ ,I L 1 2- , I L21+ ,I L21- , I L 1 3+ ,I L 1 3- , I L3 1 + ,I L3 1 - , I L32+ ,I L32- , I L23+ ,I L23- .
Là-encore, le niveau de ces variables globales est de préférence déterminé à l’aide d’une table ou d’une classification préétablie de la mise en œuvre du procédé de supervision selon l’invention, par étude exhaustive des installations HVDC.
Dans cet exemple, le niveauN v sc déterminé pour la variable globalev sc associée à la tension interne des convertisseurs sources de tension de chacun des systèmes estN v sc = « 0 ». Le niveauN v L déterminé pour la variable globalev L associée à la tension entre les pôles positif ou négatif et la ligne de terre de chacun des systèmes estNv L = « 0 ». Le niveauN i L déterminé pour la variable globalei L associée au courant circulant dans la liaison électrique continue de chacun des systèmes est égalementN i L = « 0 ».
Les niveaux traduisent l’état global de la grandeur caractéristique associée pour l’ensemble des systèmes, de sorte qu’une supervision à l’échelle des systèmes est réalisée.
Selon une cinquième étapeS5, on détermine, à l’aide du calculateur62, un état de fonctionnementE 0 de l’installation à partir des niveaux des variables globales déterminées précédemment et donc à partir des régions de fonctionnement déterminées.
En variante, de manière non limitative, l’état de fonctionnementE 0 pourrait être déterminé directement à partir des régions de fonctionnement déterminées, sans réaliser l’étapeS4de détermination d’un niveau pour chacune des variables globales. Auquel cas, un nombre plus important d’états de fonctionnement pourrait être déterminé.
Dans cet exemple non limitative, dans lequel l’installation est placée dans un état initial, l’état de fonctionnement déterminé estE 0 = (Nv sc , N v L , N i L ) = (« 0 », « 0 », « 0 »).
Le procédé selon l’invention permet donc de passer d’un nombre élevé de grandeurs caractéristiques dont les valeurs sont très disparates à un unique état de fonctionnement déterminéE 0 de l’installation. En outre, l’état de fonctionnement de l’installation contient une grande quantité d’informations et reflète le fonctionnement global de l’installation à un instant donné. La supervision est donc également réalisée à l’échelle de l’installation, de manière simultanée sur l’ensemble des éléments. Dans cet exemple, l’état de fonctionnement déterminé correspond effectivement à un état initial de l’installation.
Le procédé de supervision permet de superviser l’ensemble des éléments de l’installation de manière coordonnée, sûre et simultanée.
Dans cet exemple non limitatif, le procédé de supervision comprend en outre des sixième, septième et huitième étapesS6,S7,S8.
De manière non limitative, l’ensemble des états de fonctionnementE 0 àE 8 que peut prendre l’installation sont listés et regroupés dans un graphe d’état, également appelé diagramme états-transitions, préétabli par ingénierie et analyse exhaustive des installations HVDC. Un tel graphe d’état est illustré en figure4.
Selon la sixième étapeS6, on détermine les états de fonctionnement de l’installation pouvant être atteints, à partir de l’état de fonctionnement déterminé précédemment en utilisant le graphe d’état de la figure4. Dans cet exemple, on constate qu’à partir de l’état déterminéE 0 = (« 0 », « 0 », « 0 »), les nouveaux états de fonctionnmentE 1 = (« 1 », « 0 », « 0 »),E 2 = (« 0 », « 0 », « 1 ») etE 3 = (« 0 », « 0 », « 2 ») peuvent être atteints.
Selon la septième étapeS7, on détermine, parmi les nouveaux états de fonctionnementE 1 ,E 2 ,E 3 pouvant être atteint à partir de l’état de fonctionnement déterminé, et donc dans cet exemple à partir de l’état initialE 0 , quels nouveaux état de fonctionnement peuvent être atteint par une transition contrôlable ou par une transition incontrôlable. Dans cet exemple non limitatif, cette étape peut notamment être réalisée à l’aide d’une table illustrée en figure3et montrant pour chaque transition, à partir d’un état initial, l’état final pouvant être atteint par l’exécution de ladite transition. La table de la figure3indique également quelles transitions sont contrôlables ou non. Dans cet exemple, seule la transitiont 5 n’est pas contrôlable.
Sur le graphe de la figure4, l’ensemble des transitionst 12 ,t 11 ,t 14 ,t 2 1 ,t 24 ,t 22 ,t 32 ,t 5 ,t 6 ,t 8 ,t 41 ,t 42 ,t 71 ,t 72 ,t 6 ,t 13 sont illustrées entre les différents états.
Dans cet exemple, les nouveaux états de fonctionnementE 1 ,E 2 ,E 3 peuvent être atteints respectivement par des transitionst 12 ,t 11 ,t 14 qui sont toutes les trois contrôlables. En d’autres mots, ces transitions peuvent être exécutées à dessein, par une ou plusieurs actions de contrôle choisies.
Dans cet exemple non limitatif, une pondération différente est associée à chacune des transitionst 12 ,t 11 ,t 14 .Les pondérations sont indiquées en dernière colonne de la table de la figure3. Les pondérations sont préétablies et sont fonction, de manière non limitative, du coût, du risque et de la durée de la transition associée. Sur cette figure3, les pondérations sont indiquées par une référence « 1 » ou « 2 », une transition pondérée « 2 » étant plus favorable qu’une transition pondérée « 1 ».
Selon la huitième étapeS8, on réalise une étape de sélection d’un état de fonctionnement cible parmi l’ensemble des nouveaux états de fonctionnementE 1 ,E 2 ,E 3 de l’installation pouvant être atteints par une transition contrôlablet 12 ,t 11 ,t 14 , à partir de l’état de fonctionnement déterminéE 0 . La sélection de l’état de fonctionnement cible est réalisé en tenant compte desdites pondérations. Aussi, de préférence, l’état de fonctionnement cible sélectionné est celui pouvant être atteint par la transition la plus favorable, c’est-à-dire par la transition la moins couteuse, la plus courte et/ou la moins risquée.
Dans cet exemple non limitatif, l’installation doit être démarrée afin d’être placé dans un état de fonctionnement normal, dans lequel les sous-modules des convertisseurs sont chargés, de sorte qu’il convient de tendre vers l’état de fonctionnementE 7 = (« 1 », « 1 », « 1 »). Partant de l’état de fonctionnement initial déterminéE 0 , la transitiont 11 présente une pondération « 2 » et est donc la plus favorable, de sorte que l’état de fonctionnement cible sélectionné est l’état de fonctionnementE 2 = (« 0 », « 0 », « 1 »). Dans cet état de fonctionnement cibleE 2 , un courant circule dans les liaisons électriques continues des systèmes de l’installation et permettent de charger les organes de stockage des sous-modules des convertisseurs source de tension.
L’invention porte par ailleurs sur un procédé de commande de l’installation supervisée par le procédé de supervision décrit précédemment.
Sur la figure5, l’étapeS 9est une étape du procédé de commande selon l’invention pour commander l’installation supervisée de la figure1. Dans la représentation de la figure5, le blocS 9représente une étape de mise en œuvre du procédé de commande. Le dispositif de commande52comprend un module de contrôle54configuré pour exécuter des commandes de fonctionnement de l’installation HVDC10.
La mise en œuvre du procédé de commande utilise l’état de fonctionnement déterminéE 0 via le procédé de supervision de la figure5, ainsi que l’état de fonctionnement cibleE 2 sélectionné via ce procédé de supervision. La mise en œuvre du procédé de commande comprend l’exécution d’une ou plusieurs commandes de fonctionnement de l’installation comprenant l’exécution de la transitiont 11 afin de faire passer l’installation de l’état de fonctionnement initial détermineE 0 à l’état de fonctionnement cibleE 2 . La commande de fonctionnement ou la séquence de commandes de fonctionnement de l’installation est mise en œuvre à l’aide d’un automate de commande, par le module de contrôle54du dispositif de commande52.
Dans cet exemple non limitatif, l’exécution de la transition t 11 comprend la fermeture des disjoncteurs à courant continu30,38,46et la fermeture d’au moins un disjoncteurs à courant alternatif28,36,44, formant des appareillages de connexion. Sans sortir du cadre de l’invention, l’exécution de ladite transition pourrait comporter une combinaison d’étapes de modifications du mode de régulation et donc de la configuration des boucles de commande, notamment des convertisseurs, ou de l’installation, d’étapes de modification des valeurs de consigne pour la régulation d’une ou plusieurs grandeurs caractéristiques et/ou d’étapes de régulation visant à faire tendre la valeur d’au moins une grandeur caractéristique d’un système vers une valeur cible, à partir de régions de fonctionnement cibles elles-mêmes déterminées à partir de l’état de fonctionnement cible sélectionnéE 2 .
De manière non limitative, l’exécution de ladite transition peut comprendre la détermination d’une région de fonctionnement cible pour chacune des grandeurs caractéristiques, à partir de l’état de fonctionnement cible sélectionnéE 2 .On détermine ensuite une valeur cible pour chacune des grandeurs caractéristiques à partir desdites régions de fonctionnement cibles déterminées. On réalise alors au moins une étape de régulation visant à faire tendre la valeur des grandeurs caractéristiques de l’installation vers les valeurs cibles déterminées.
Le procédé selon l’invention permet de coordonner les commandes de fonctionnement à exécuter pour modifier l’état de fonctionnement de l’installation.
Les étapes du procédé de supervision et du procédé de commande peuvent être répétées à tout instant et autant de fois que nécessaire afin de faire tendre l’installation vers l’état de fonctionnement voulu, par exemple vers l’état de fonctionnementE 7 = (« 1 », « 1 », « 1 »).
L’ensemble des états de fonctionnementE 0 àE 5 permettre le démarrage de l’installation et peuvent être rassemblées dans un groupe portant le label « démarrage de l’installation ».
Claims (18)
- Procédé de supervision d’une installation (10) de transport de courant continu haute tension (HVDC), l’installation HVDC comprenant une pluralité de systèmes (12,14,16) sur chacun desquels on peut mesurer une pluralité de grandeurs caractéristiques, le procédé comprenant les étapes selon lesquelles :
- on mesure la valeur de chaque grandeur caractéristique de la pluralité de grandeurs caractéristiques de chaque système ;
- on détermine, pour chaque grandeur caractéristique de chaque système, une région de fonctionnement à partir de la valeur mesurée de ladite grandeur caractéristique, la région de fonctionnement étant choisie parmi un groupe de régions de fonctionnement ; et
- on détermine un état de fonctionnement (E0) de l’installation à partir des régions de fonctionnement déterminées précédemment. - Procédé de supervision selon la revendication1, comprenant en outre une étape selon laquelle, pour chaque grandeur caractéristique, on détermine le niveau d’une variable globale par un traitement qui utilise toutes les régions de fonctionnement déterminées de cette grandeur caractéristique pour chaque système, et qui délivre un niveau choisi dans un groupe de niveaux, et dans lequel on détermine l’état de fonctionnement (E0) de l’installation à partir des niveaux des variables globales déterminés précédemment.
- Procédé de supervision selon la revendication1ou2, dans lequel chacun des systèmes (12,14,16) comprend au moins un élément et dans lequel les grandeurs caractéristiques d’un système comprennent au moins un courant traversant un chemin de l’élément et/ou une tension entre deux points de l’élément.
- Procédé de supervision selon la revendication3, dans lequel les grandeurs caractéristiques d’un système (12,14,16) comprennent au moins une tension entre deux points d’un convertisseur source de tension (26,27,34,35,42,43) de ce système.
- Procédé de supervision selon l’une quelconque des revendications1à4, dans lequel on détermine au moins un nouvel état de fonctionnement de l’installation (10) pouvant être atteint, à partir de l’état de fonctionnement déterminé de l’installation.
- Procédé de supervision selon la revendication5, dans lequel on détermine si ledit au moins un nouvel état de fonctionnement peut être atteint par une transition contrôlable ou par une transition incontrôlable.
- Procédé de supervision selon la revendication6, comprenant en outre une étape de sélection d’un état de fonctionnement cible parmi l’ensemble des nouveaux états de fonctionnement de l’installation pouvant être atteints par une transition contrôlable.
- Procédé de supervision selon la revendication7, dans lequel à chacune des transitions contrôlables permettant d’atteindre un des nouveaux états de fonctionnement de l’installation est associée une pondération, et dans lequel on sélectionne l’état de fonctionnement cible en tenant compte desdites pondérations.
- Procédé de commande de l’installation (10) supervisée par le procédé de supervision selon l’une quelconque des revendications1à8, dans lequel on utilise l’état de fonctionnement déterminé pour exécuter au moins une commande de fonctionnement de l’installation.
- Procédé de commande selon la revendication9, dans lequel l’installation (10) est une installation supervisée par le procédé de supervision selon la revendication7ou8, dans lequel la commande de fonctionnement de l’installation comprend un passage de l’état de fonctionnement déterminé de l’installation à l’état de fonctionnement cible, par exécution de la transition contrôlable entre l’état de fonctionnement déterminé et l’état de fonctionnement cible.
- Procédé de commande selon la revendication10, dans lequel, à partir de l’état de fonctionnement cible sélectionné, on détermine au moins une région de fonctionnement cible pour chacune des grandeurs caractéristiques de la pluralité de grandeurs caractéristiques de chaque système, et dans lequel on détermine une valeur cible pour chacune des grandeurs caractéristiques à partir desdites régions de fonctionnement cibles déterminées, l’exécution de la transition contrôlable entre l’état de fonctionnement déterminé et l’état de fonctionnement cible comprenant au moins une étape de régulation visant à faire tendre la valeur d’au moins une grandeur caractéristique d’un système vers sa valeur cible.
- Procédé de commande selon la revendication10ou11, dans lequel l’exécution de la transition contrôlable entre l’état de fonctionnement déterminé et l’état de fonctionnement cible comprend au moins une étape d’actionnement d’un appareillage de connexion, par exemple d’un disjoncteur.
- Procédé de commande selon l’une quelconque des revendications9à12, dans lequel la commande de fonctionnement de l’installation est mise en œuvre à l’aide d’un automate de commande.
- Programme d’ordinateur comportant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications1à13, lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.
- Support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications1à 13.
- Dispositif (50) de supervision d’une installation (10) de transport de courant continu haute tension (HVDC), l’installation HVDC comprenant une pluralité de systèmes (12,14,16) sur chacun desquels on peut mesurer une pluralité de grandeurs caractéristiques, le dispositif comprenant:
un module de mesure (56) configuré pour mesurer la valeur de chaque grandeur caractéristique de la pluralité de grandeurs caractéristiques de chaque système ;
un premier module de traitement (58) , configuré pour déterminer, pour chaque grandeur caractéristique de chaque système, une région de fonctionnement à partir de la valeur mesurée de ladite grandeur caractéristique, la région de fonctionnement étant choisie parmi un groupe de régions de fonctionnement ; et
un calculateur (62) configuré pour déterminer un état de fonctionnement de l’installation à partir des régions de fonctionnement déterminées précédemment. - Dispositif de supervision selon la revendication16, comprenant en outre un deuxième module de traitement (60) configuré pour déterminer, pour chaque grandeur caractéristique, le niveau d’une variable globale par un traitement qui utilise toutes les régions de fonctionnement déterminées de cette grandeur caractéristique pour chaque système, et qui délivre un niveau choisi dans un groupe de niveaux, et dans lequel le calculateur (62) est configuré pour déterminer l’état de fonctionnement de l’installation à partir des niveaux des variables globales déterminés précédemment.
- Dispositif de commande (52) de l’installation supervisée par le dispositif de supervision selon la revendication16ou17, comprenant un module de contrôle (54) configuré pour exécuter au moins une commande de fonctionnement de l’installation à partir de l’état de fonctionnement déterminé.
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|---|---|---|---|
| FR1908975A FR3099858B1 (fr) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Procédé de supervision d’une installation HVDC |
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Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1908975A FR3099858B1 (fr) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Procédé de supervision d’une installation HVDC |
| FR1908975 | 2019-08-05 |
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ID=68211078
Family Applications (1)
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US20120092904A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Abb Research Ltd. | Coordinated control of multi-terminal hvdc systems |
| EP3100331A1 (fr) * | 2014-03-18 | 2016-12-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Régulation de tension dans un réseau htcc à terminaux multiples |
| US20180115164A1 (en) * | 2015-03-16 | 2018-04-26 | General Electric Technology Gmbh | Start-up of hvdc networks |
-
2019
- 2019-08-05 FR FR1908975A patent/FR3099858B1/fr active Active
-
2020
- 2020-07-20 WO PCT/EP2020/070486 patent/WO2021023503A1/fr active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120092904A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Abb Research Ltd. | Coordinated control of multi-terminal hvdc systems |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MIGUEL ROMERO RODRÍGUEZ ET AL: "Supervisory Control for High-Voltage Direct Current Transmission Systems 1 1This project is supported by the French Government under the program Investissements d'Avenir (ANE-ITE-002-01).", IFAC-PAPERSONLINE, vol. 50, no. 1, 1 July 2017 (2017-07-01), DE, pages 12326 - 12332, XP055649140, ISSN: 2405-8963, DOI: 10.1016/j.ifacol.2017.08.2160 * |
Also Published As
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