WO2007060328A1 - Control method and device for a decentralised energy production device and installation comprising at least two production devices which are provided with said control device - Google Patents

Control method and device for a decentralised energy production device and installation comprising at least two production devices which are provided with said control device Download PDF

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WO2007060328A1
WO2007060328A1 PCT/FR2006/002571 FR2006002571W WO2007060328A1 WO 2007060328 A1 WO2007060328 A1 WO 2007060328A1 FR 2006002571 W FR2006002571 W FR 2006002571W WO 2007060328 A1 WO2007060328 A1 WO 2007060328A1
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WO
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voltage
reactive power
limit
target
vmes
Prior art date
Application number
PCT/FR2006/002571
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French (fr)
Inventor
Quoc Tuan Tran
Guillaume Rami
Antonio Almeida
Nouredine Hadjsaid
Jean-Christophe Kieny
Jean-Claude Sabonnadiere
Original Assignee
Schneider Electric Industries Sas
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1885Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using rotating means, e.g. synchronous generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Definitions

  • the invention relates to a control method for a decentralized energy production device connected to a distribution network comprising:
  • a power regulation exchanged by the decentralized energy production device when the measured voltage is within a target range between a minimum target limit and a maximum target limit, said target range being within an admissibility range of the network voltage, and
  • the invention also relates to a control device for a decentralized energy production device connected to a distribution network comprising:
  • power regulation means exchanged by the decentralized energy production device, said power regulation means being implemented when the measured voltage lies within a target range between a minimum target limit and a maximum target limit, said target range being within a range of eligibility of the network voltage, and
  • said voltage regulation means being implemented when the measured voltage is outside the target range, by acting on the device of decentralized production of energy so as to absorb or produce reactive power, and / or to reduce or increase the active power produced.
  • the invention also relates to an installation comprising an electricity distribution network and at least two decentralized energy production devices connected at different connection points of said network.
  • the implementation of the regulation method of the prior art often requires a parameterization, in particular a determination of the limits of the target voltage range, taking into account the overall voltage plane of the network of distribution.
  • the control method of the prior art does not completely overcome a centralized control strategy, manual or automatic, in which the overall voltage plane of the distribution network and the position of the control device. decentralized generation of energy to which the regulation is applied in said network must be taken into account for the parameterization.
  • the invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art by proposing a control method for a decentralized power generation device connected to the distribution network responding in particular to the conditions relating to the maintenance of the network voltage. in an eligibility range.
  • the invention therefore relates to a control method for a decentralized energy production device connected to a distribution network comprising:
  • a power regulation exchanged by the decentralized energy production device when the measured voltage is within a target range between a minimum target limit and a maximum target limit, said target range being within an admissibility range of the network voltage, and
  • the regulation of the voltage by reduction of the active power produced is carried out when the measured voltage is greater than a maximum admissibility limit, and the regulation of the voltage by increasing the the active power produced is realized when the measured voltage is lower than a minimum eligibility limit.
  • the minimum and maximum target limits are fixed.
  • the regulation of the voltage comprises a voltage regulation loop by absorption or reactive power production comprising the determination of a voltage difference between the measured voltage and a voltage setpoint and the variation of the voltage.
  • reactive power absorbed or produced by a fuzzy logic process the input variables of said process being said voltage deviation and the function derived from said deviation from time.
  • the regulation of the voltage may comprise a reactive power absorption voltage regulation loop comprising the determination of a difference between the measured voltage and the maximum target limit, and the variation of the reactive power produced by a proportional correction. integral of said deviation with a saturation of the reactive power between the reactive power absorbed limit and zero.
  • the voltage regulation may also include a voltage regulation loop by reactive power generation comprising determining a difference between the measured voltage and the minimum target limit, and the variation of the reactive power absorbed by a proportional integral correction of said voltage. deviation with a saturation of the reactive power between zero and the reactive power limit produced.
  • the regulation method comprises the determination of parameters of the integral proportional correction by a fuzzy logic process, the input variables of said process being the difference between the measured voltage and the maximum target limit and / or the difference between the measured voltage and the minimum target limit, and the derivative of said deviations from time.
  • the regulation method comprises determining, automatically and adaptively, the values of the minimum and maximum target limits of said target range, as a function of the measured voltage and / or the power. reactive absorbed or produced, the value of the maximum target limit being kept less than or equal to the maximum eligibility limit and the value of the minimum target limit being maintained greater than or equal to the minimum eligibility limit.
  • the regulation method comprises:
  • the maximum or minimum target limit is increased or decreased in one or more steps.
  • the regulation method comprises maintaining the values of the target limits at substantially constant values, when the measured voltage and the reactive power are distributed in a zone, a voltage and reactive power plane, s'. extending along an axis passing through a first point corresponding to the minimum eligibility limit and the reactive power absorbed limit, and a second point corresponding to the maximum eligibility limit and the reactive power limit produced.
  • the values of the minimum and / or maximum target limits are determined by fuzzy logic processing.
  • the values of the minimum and maximum target limits are determined by calculating the differences between said target limits and a nominal value of the voltage by the following steps:
  • the invention also relates to a control device for a decentralized energy production device connected to a distribution network comprising:
  • power regulation means exchanged by the decentralized energy production device, said power regulation means being implemented when the measured voltage lies within a target range between a minimum target limit and a maximum target limit, said target range being within a range of eligibility of the network voltage, and
  • said voltage regulation means being implemented when the measured voltage is outside the target range, by acting on the decentralized energy production device for absorbing or producing reactive power, and / or for reducing or increasing the active power produced,
  • control device comprises a processing unit dedicated to determining the values of the minimum and maximum target limits of said target range, as a function of the measured voltage and / or the reactive power.
  • the set of processing dedicated to the determination of the values of the minimum and maximum target limits is a fuzzy logic processing module.
  • the fuzzy logic processing module comprises:
  • - a module for determining the differences between the minimum and maximum target limits, and the nominal value of the voltage, by multiplying the differences between the minimum and maximum permissible limits of eligibility and the nominal value of the voltage by the determined coefficient by the fuzzy logic process.
  • the invention also relates to an installation comprising an electricity distribution network and at least two decentralized energy production devices connected at different connection points of said network, characterized in that each of said at least two production devices decentralized energy is provided with a regulation device described above and implementing: means for measuring voltage and current at a point of connection to the network of the decentralized energy production device,
  • Figure 1 shows schematically the connection to the distribution network of an electrical installation comprising a decentralized energy production device
  • FIG. 2 schematically shows the connection to the distribution network of a decentralized energy production device with a regulation according to the prior art
  • FIG. 3 is a flowchart showing the regulation method according to the prior art
  • FIG. 4 schematically represents the connection to the distribution network of a decentralized energy production device provided with a regulation according to a first embodiment of the invention, in which the voltage target range is fixed;
  • FIG. 6 is a flow diagram of the control method according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 7 diagrammatically represents, in a particular case of the first embodiment, a regulation of the voltage by absorption or reactive power generation;
  • Figure 8 shows an improvement adaptable to each of the voltage regulation loops shown in Figure 6;
  • FIG. 9 schematically represents the connection to the distribution network of a decentralized energy production device provided with a self-adaptive regulation, according to a second embodiment of the invention, in which the target voltage range is variable;
  • FIG. 10 represents, in more detail, the regulation processing module of FIG. 9;
  • FIG. 11 represents, by a flowchart, the self-adaptive regulation method according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 12 illustrates, by a three-dimensional graph, the variation of a coefficient K by a fuzzy logic processing module, from which the voltage target limits are determined as a function of the input variables constituted by the measured voltage. and the reactive power exchanged;
  • FIG. 13 represents a distribution network on which simulations of different regulation methods have been carried out
  • FIG. 14 represents a table of results of the simulations comprising the values of the measured voltage, at a given time, at different connection points of the decentralized energy production devices to the network;
  • FIG. 15 represents, for each simulation, the variations of the voltage as a function of time, at a connection point of a given decentralized energy production device
  • FIG. 16 represents, for each simulation, the variations of the reactive power exchanged as a function of time, at the same connection point as in FIG. 13;
  • FIG. 17 represents the variations of the minimum and maximum target limits for the simulation of the second embodiment in which the limits of the target range are determined iteratively.
  • the voltage is higher at the power station and decreases to the end of the network. In this case, the power flows in one direction, from the power station to consumers. But with the presence of decentralized energy production devices connected to the network, power flows in both directions and the voltage plan is changed.
  • the installation of a decentralized energy production device on an electrical distribution network is generally subject to constraints. Often, the installation of the decentralized energy production device must be compatible with the maintenance of the voltage, at any point of delivery of the network, within eligibility ranges.
  • the range of eligibility of the voltage can range from 230V-10% to 230V + 6% for the low-voltage network, and from -5% to + 5% of the contractual voltage, in general 20 kV, for the medium voltage network, also called HTA network in some normalizations.
  • FIG. 1 schematically represents the connection of an installation comprising a decentralized energy production device, abbreviated as PDE, to the energy distribution network 11 by means of an electrical line 12.
  • the electric line is represented by a conductor 13, a reactance X and a resistor R.
  • the installation comprises a load 14, a decentralized energy production device 15, and a reactive energy compensation device 16.
  • the relative voltage variation between the network 11 and the connection point 17 of the decentralized energy production device is determined by:
  • V is the compound voltage R
  • X is the resistance and the total reactance of the line
  • PG, QG are the active and reactive powers provided by PDE
  • PL, Q L are the active and reactive powers of consumption
  • Qc is the reactive power of the compensation device.
  • the voltage can be high. at the point of connection and sometimes even exceed the eligibility limit.
  • the linear resistance may be greater than the linear reactance.
  • the active power produced by the decentralized power generation device tends to change the overall voltage plan of the network.
  • the voltage plan in the distribution network also depends on the consumption level and the load power factor, and any change in load causes a voltage variation on the network.
  • the variation of the voltage plan of an electrical distribution network can be caused in particular by:
  • AVR Automatic Voltage Regulator
  • AVR Automatic Voltage Regulator
  • PF / VAR Power Regulator
  • the voltage regulation mode is frequently used for large power generators, generally greater than a few tens of MVA, in particular for generators operating on the transport networks or for generators operating in a separate network.
  • the reactive power regulation mode is, in turn, often used for the decentralized production of energy by generators connected to the power distribution network, whose power varies from a few kVA to a few MVA.
  • a mixed control method that is to say alternately implementing reactive power regulation and voltage regulation, is known from the prior art and described in French patent FR 2,823,381.
  • FIG. 2 schematically shows the connection to the distribution network 21 of a decentralized energy production device 22 having a control 24, according to the prior art.
  • the decentralized power generation device is connected to a connection point 23.
  • the controller 24 is connected to a local voltage measurement Vmes and a local measurement 26 of current Imes.
  • the regulation 24 is also connected to the decentralized energy production device for sending active power P and reactive power Q instructions exchanged.
  • the control 24 of FIG. 2 further comprises an input 27 of the exchanged reactive power limit values Qmin and Qmax, and an input 28 of the target voltage range limit values Vmin1 and Vmax1.
  • the decentralized energy production device exchange ie produces or absorbs reactive power with the network.
  • the reactive power Q exchanged when the device absorbs reactive power, the reactive power Q exchanged is counted negatively.
  • the reactive power Q exchanged, in this case absorbed increases, in absolute value, but decreases, in relative value, towards an absorbed reactive power limit Qmin.
  • the reactive power Q exchanged when the device produces the reactive power, the reactive power Q exchanged is counted positively.
  • the reactive power Q exchanged, in this case produced increases in absolute value and in relative value, towards a reactive power limit produced Qmax.
  • the reactive power regulation is implemented when the voltage is within the limits of a target range, and the voltage regulation is implemented when the voltage is outside these limits.
  • the control method of the prior art comprises a first step 31 for measuring the voltage Vmes and the current lmes at the connection point of the decentralized energy production device to the network. .
  • the reactive power is then determined in a step 32.
  • the measured voltage Vmes is then compared with the limits Vmin1 and Vmax1 of the target voltage range, by comparison steps 33 and 34.
  • reactive power control Q exchanged means any regulation to maintain the reactive power or power factor substantially constant.
  • reactive power regulation encompasses any regulation of the power factor.
  • the voltage regulation is implemented by varying the reactive power Q exchanged, ie produced or absorbed, in order to reduce the voltage within the limits of the target range.
  • the reactive power Q exchanged by the device has reached limit values Qmin or Qmax, and it is no longer possible to maintain the voltage within the limits of the target range Vmin1 and
  • Vmaxl Vmaxl
  • the reactive power Q exchanged ie absorbed or produced
  • the maximum limit values Qmax and minimum Qmin of reactive powers when comparative steps 36 and 37. Then there are at least four possibilities listed below. 1)
  • the decentralized energy production device absorbs reactive power Q when a step 38.
  • the distributed power generation device When the measured voltage Vmes is lower than the minimum target limit Vminl and the reactive power Q produced is less than the reactive power output limit Qmax, the distributed power generation device generates reactive power Q when a step 39.
  • the decentralized energy production device reduces its production of active power P, during a step 40.
  • the limits Vminl and Vmaxl of the target voltage range are fixed.
  • the regulation means 24 comprise, in addition, an entry 45 of the minimum limit values Vmin2 and Vmax2 of a voltage eligibility range encompassing the target voltage range.
  • the control method according to this first embodiment further comprises two comparison steps 61 and 62 to determine whether the measured voltage Vmes is outside or outside the limits. minimum Vmin2 and maximum Vmax2 of the voltage eligibility range.
  • the regulation When the measured voltage is within the voltage target range defined by the Vmin1 and Vmaxl limits, around a nominal voltage, the regulation operates in a normal regime. In this mode of operation, the regulating device keeps the reactive power or the power factor substantially constant. These two control modes correspond to the PF / VAR control mode.
  • the normal operating range is represented by the area 51 in FIG.
  • the regulation When the Vmes voltage measurement is outside the voltage target range, the regulation operates in a disrupted said regime.
  • the regulation according to the invention switches to voltage regulation mode with a voltage setpoint equal to the maximum target limit Vmaxl, and the decentralized production device The energy absorbs reactive energy to decrease the voltage at the connection point until the measured voltage reaches the set point. At this time, the regulation maintains the maximum target voltage, until the voltage decreases and returns between the target limits, which allows the regulation to return to power control mode and therefore in normal operating mode.
  • the regulation according to the invention switches to voltage regulation mode, with a voltage setpoint equal to the minimum target limit Vminl and the decentralized energy production device produced. reactive energy to increase the voltage at the connection point, until the measured voltage reaches the setpoint. At this time, the regulation maintains the minimum target voltage, until the voltage increases and returns between the target limits, which allows the regulation to revert to reactive power regulation mode and therefore in normal operating mode.
  • the operating range under disturbed conditions is represented by the zone 52 of FIG.
  • the transition between the normal operating regime and the disturbed operating speed is achieved with a delay function, for example of the hysteresis type, which avoids oscillations.
  • a third operating regime qualified as a critical speed, can be achieved when the regulation according to the invention is initially disturbed regime and that one of the following two conditions is met:
  • the measured voltage Vmes is greater than a maximum admissibility limit Vmax2 and the reactive power absorbed by the decentralized energy production device reaches a limit value Qmin, or
  • the measured voltage Vmes is lower than a minimum admissibility limit Vmin2 and the reactive power supplied by the decentralized energy production device reaches a limit value Qmax.
  • the control In critical conditions, the control remains in voltage regulation mode but, unlike the disturbed operating mode, the voltage is regulated by varying the active power.
  • the active power supplied by the decentralized energy production device is decreased, which has the effect of reducing the voltage at the same time. connection point to a value substantially equal to the maximum admissibility limit Vmax2.
  • the active power supplied by the decentralized energy production device is increased, which has the effect of increasing the voltage to a value substantially equal to the minimum admissibility limit Vmin2.
  • the reactive power absorbed or produced is kept at the limit value Qmin or Qmax, and it is not necessary to vary the active power P and the reactive power Q.
  • these reactive power limit values Q exchanged between the decentralized power generation device and the network vary according to the active power produced by said device.
  • the operating range in critical mode is represented by the area 53 of FIG.
  • the regulation according to the invention and in particular the voltage regulation mode of the regulation of the invention, ensures a smooth operation in a many situations.
  • the regulation means of the invention comprise a voltage regulation and a reactive power regulation.
  • the voltage regulation generally comprises a measurement of the Vmes voltage and an action on the reactive power, when the measured voltage is outside the voltage target range, or an action on the active power, when the measured voltage is outside the voltage range. the eligibility range.
  • two control loops 71 and 72 allow the determination of the reactive power produced or absorbed.
  • the difference Emax between the measured voltage Vmes and the maximum target limit Vmax1 is determined using a comparator 73.
  • This difference Emax is then processed in a corrector comprising a proportional type module - Integral 74, abbreviated type PI, and an amplifier 75, for determining a reactive power setpoint absorbed by the decentralized energy production device.
  • the difference Emin between the measured voltage Vmes and the minimum target limit Vmin1 is determined using a comparator 76.
  • This difference Emin is then processed in a corrector comprising a proportional type module - integral
  • At least one of the correctors 81 may include a fuzzy logic supervisor 82 for determining the proportional coefficient Kp and the integrator coefficient Ki of said corrector. In the case shown, this determination is made from the difference Emin or Emax, and the rate of variation of this difference determined in a differentiator module 83.
  • regulated energy operates to maintain a constant voltage.
  • Vmin2 Vmin2
  • the decentralized energy production device thus regulated operates so as to locally maintain the voltage at the connection point and interacts weakly with the distribution network to maintain the voltage in adjacent nodes of the network.
  • the regulating device of the invention it may also be provided to select this type of operation by simple parameterization.
  • the voltage target range is within the range of eligibility of the invention. the voltage, and acts on the active power P produced by the decentralized energy production device only when the measured voltage Vmes is outside the limits of admissibility Vmin2 and Vmax2.
  • the maximum target limit Vmax1 is strictly less than the maximum admissibility limit Vmax2
  • the minimum target limit Vmin1 is strictly greater than the maximum limit.
  • the target voltage limits can be defined by any suitable means. Typically, the minimum target limit Vmin1 is chosen close to the nominal voltage at connection point, and the maximum target limit Vmax1 is chosen greater than approximately 4 to 5% of the value of this minimum target limit. This particular way of choosing the values of the voltage target limits is generally adapted to any type of network.
  • the decentralized energy production device thus regulated contributes to maintaining a mains voltage plan in order to reduce losses.
  • the target voltage limits can also be defined by the distribution network manager, with different values depending on the load and the location of the distributed power generation devices in the network. In the latter case, communication means may be provided between the regulating means and the manager.
  • the regulation according to the first embodiment of the invention has been compared with a regulation according to the prior art.
  • This comparison was conducted by tests carried out, using simulation means, on a distribution network represented in FIG. 13.
  • This network is representative of a real rural network comprising 14 nodes, referenced from N1 to N1. These nodes being separated by electric lines whose length is reported in meters.
  • a plurality of distributed power generation devices are connected to nodes of the distribution network, each device being referenced by the letters GED followed by the reference of the node to which it is connected.
  • the network shown in Figure 13 is equipped with a 20 kV / 400V power station, with a power output of 160 kVA. All the simulations were carried out on the same scenario designed to vary the voltage at different points of the network, by acting on the load and / or on the power provided by the different decentralized energy production devices.
  • the decentralized energy production devices are equipped with mixed regulation means, ie associating a voltage regulation and a reactive power regulation, in accordance with the prior art previously described.
  • mixed regulation means ie associating a voltage regulation and a reactive power regulation, in accordance with the prior art previously described.
  • the actions on the reactive power or on the active power are performed when the voltage at the connection point of the decentralized energy production device is outside a single and unique target range of voltage.
  • the target voltage limits are defined, with respect to a rated voltage value noted lpu, a minimum target limit Vmin1 equal to 0.9 * lpu and a maximum limit Vmaxl equal to 1.06 * lpu.
  • the " 1st simulation" column of the table of FIG. 14 shows, at a given time, the relative values, with respect to the nominal voltage, of the voltage at different nodes of the distribution network to which decentralized production of energy.
  • the voltage measured on the nodes 5, 10 and 11 of the network is outside the previously defined target limits. It is thus observed that the mixed regulation according to the prior art does not allow the maintenance of the voltage at any point of the network in the target voltage range.
  • the decentralized energy production devices are equipped with regulation means according to the first embodiment of the invention, ie operating in relation to two distinct voltage ranges.
  • the reactive power actions are performed when the voltage at the connection point of the distributed power generation device is outside a first target voltage range and the actions on the active power are performed when this same voltage is outside a second voltage eligibility range encompassing the first.
  • the voltage eligibility limits Vmin2 and Vmax2 were chosen identical to those of the target voltage range of the first simulation.
  • the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 were, for their part, chosen respectively equal to 0.95 * lpu and 1.03 * lpu.
  • FIG. 15 represents the variations of the voltage 151, 152, 153 as a function of time at the connection point corresponding to the most critical node 11 of the network. These variations are caused by the simulation scenario.
  • the voltage at node 11 represented by curve 151, is outside the limits of admissibility between 10 and 20 seconds (Vmes ⁇ Vmin2) and between 80 and 90 seconds (Vmes> Vmax2).
  • this voltage, represented by the curve 152 is brought back within the range of eligibility.
  • the voltage has been reduced within the voltage eligibility limits by varying the reactive power produced, between 1 and 20 seconds, or the reactive power absorbed, between 80 and 90 seconds, up to a maximum value Qmax or a minimum value Qmin of the reactive power respectively.
  • These reactive power variations are represented in FIG. 16, as a function of time, by the curves 161 and 162 respectively corresponding to the first and second simulations.
  • the saturation time of the reactive power exchanged at the maximum values Qmax or minimum Qmin is longer in the second simulation compared to the first simulation.
  • the regulation according to the first embodiment of the invention acts on the active power for a longer period, which makes it possible to maintain the voltage plane of the network in the admissibility range. Note that this maintenance of the voltage plan is at the cost of a saturation of the reactive power exchanged longer, for the device connected to the node 11 of the network.
  • the target voltage limits Vmin1 and Vmax1 are variable and determined regularly automatically and adaptively, depending on the measured voltage Vmes and / or the reactive power. Q exchanged.
  • the value of the minimum target limit Vmin1 is greater than or equal to the minimum admissibility limit Vmin2, and the value of the maximum target limit Vmax1 is less than or equal to the maximum admissibility limit Vmax2.
  • the target voltage limits Vmin1 and Vmaxl are determined taking into account the capacity of the decentralized energy production device to produce or absorb reactive power. This makes it possible to avoid the saturation of the reactive power exchanged by the decentralized energy production devices to be saturated too quickly, by distributing the capacity for adjusting the voltage intelligently between the different decentralized energy production devices.
  • the determination of the values of the target limits is generally performed, iteratively, in accordance with a certain number of rules.
  • these rules can be enacted as follows:
  • the value of the maximum target limit Vmax1 is increased or kept constant when the measured voltage Vmes increases and / or when the reactive power Q absorbed increases,
  • the value of the maximum target limit Vmax1 is decreased or kept constant when the measured voltage Vmes decreases and / or when the reactive power Q absorbed decreases,
  • the value of the minimum target limit Vmin1 is decreased or kept constant when the measured voltage Vmes decreases and / or when the reactive power Q produced increases, or
  • the value of the minimum target limit Vmin1 is increased or kept constant when the measured voltage Vmes increases and / or when the reactive power Q produced decreases.
  • the determination or the calculation of the target limits can be carried out so that the variations of these limits are made in one or more steps.
  • the values of the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are determined by means of fuzzy logic processing.
  • the regulation means 91 no longer have an entry of the minimum limit values Vmin1 and maximum value Vmax1 of the target voltage range. Note that these target limits could be entered manually, for example to perform an initialization.
  • the control means 92 are approximately similar to the regulation means 24 shown in FIG. 4.
  • the regulation means 91 furthermore comprise a determination module 93 for the reactive power, based on the measured voltages Vmes and on the currents. measured Imes, and a fuzzy logic processing module 94 for determining the values of the minimum target Vminl and maximum Vmaxl limits, from the reactive power Q exchanged and the measured voltage Vmes.
  • the values of the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are determined by multiplying the difference between the limits of eligibility, respectively minimum Vmin2 and maximum Vmax2, and a minimum nominal value of the voltage by a coefficient K determined by the fuzzy logic process, the input variables of said process being the measured voltage Vmes and the reactive power Q exchanged.
  • the fuzzy logic processing module 94 of FIG. 10 comprises:
  • the regulation method comprises a first step 31 for measuring the voltage Vmes and the current lmes at the point of connection of the decentralized energy production device to the network.
  • the reactive power is then determined during a step 32.
  • the control method comprises a step 111 of normalizing the input variables that constitute the measured voltage Vmes and the power
  • a normalized voltage Vn is determined as a function of the measured voltage and the voltage permeability limits Vmin2 and Vmax2.
  • a normalized reactive power Qn is determined as a function of the reactive power Q exchanged and absorbed reactive power limits Qmin and reactive power output Qmax.
  • the values of the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are determined from the coefficient K determined by fuzzy logic processing comprising a step 112 for determining the membership functions, a step 113 of inference and a step 114 of determining the output of the supervisor.
  • membership functions are created in order to transform the input variables that constitute the measured voltage and the reactive power exchanged into linguistic variables corresponding to each membership function. For each value of the input variables, it is thus possible to define a degree of membership in one or several membership functions.
  • Each membership function can have, for example, the shape of a bell or a triangle. Functions having a bell shape are preferred.
  • step 113 a logical relationship between the input variables and at least one output of a supervisor is defined using an inference table.
  • fuzzy output laws for each pair of values of the two input variables are determined fuzzy output laws.
  • step 114 of determining the output of the supervisor the output value of the supervisor, ie the coefficient K, is determined according to the values of the input variables.
  • the graphical representation of FIG. 12 illustrates the variation of the coefficient K as a function of the input variables constituted by the measured voltage and the reactive power exchanged.
  • step 115 the values of the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are determined according to the coefficient K as previously described.
  • the measured voltage Vmes is then compared with the limits Vmin1 and Vmax1 of the target voltage range by comparison steps 33 and 34.
  • the reactive power regulation is implemented, in a step 35, to maintain the reactive power produced or absorbed substantially constant.
  • the voltage regulation is implemented under the same conditions as in the first embodiment of the invention.
  • the voltage regulation is represented by steps 116 and 117, depending on whether the distributed power generation device absorbs or produces reactive power.
  • the decentralized energy production devices are equipped with mixed regulation means according to the second embodiment of the invention, ie operating with respect to a variable voltage target range.
  • the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are regularly determined, for example calculated iteratively, by the fuzzy logic iterative process described above.
  • the "3 rd simulation" column of the table of FIG. 14 shows that the voltage on all the points of the distribution network is, as during the second simulation, confined within the voltage eligibility limits.
  • the implementation of the regulation according to this second embodiment of the invention thus also makes it possible to limit the voltage variations at any point of connection of the distribution network and to create a synergistic effect between the various devices provided with the means of connection. regulation according to this second embodiment. Variations of the voltage as a function of time at the point of connection corresponding to node 11 of the network, represented in FIG. 15 by curve 153, shows that the voltage has indeed been reduced within the range of eligibility.
  • the voltage has been reduced within the limits of voltage eligibility by varying the reactive power produced, between 1 and 20 seconds, or the reactive power. absorbed, between 80 and 90 seconds.
  • the variations of the reactive power Q were performed without reaching the maximum limits Qmax or minimum Qmin of the reactive power exchanged.
  • the regulation according to the second embodiment thus makes it possible, not only to maintain the overall voltage plan of the network, but also to maintain the active power available at each point of the network.
  • regulations according to the invention can be implemented by any means known to those skilled in the art, for example by means of an analog or digital controller, possibly using the fuzzy logic technique.
  • control device according to the invention switches from the reactive power control mode in voltage regulation mode, in one direction or the other.
  • the regulating device according to the invention makes it possible to maintain the voltage at the connection point within the desired limits and to improve the quality of the voltage supplied by the decentralized energy production device for the different operating modes. It also makes it possible to improve the performance of decentralized energy production devices and to reduce voltage variations in steady state or slow transient conditions.
  • the regulation method of the invention improves the performance and increase the penetration capacity of the decentralized energy production device on the distribution network.
  • the regulation method of the invention can be implemented without using communication means between the decentralized energy production devices and a network manager.
  • the connection cost of a decentralized energy production device is reduced, and the control and management plan of the distribution network is simplified.
  • the regulation method of the invention allows automatic operation and to completely overcome any prior optimization.
  • the regulation can adapt to load variations and to the implementation of other decentralized energy production devices, at different points of the distribution network.
  • the regulation device according to the invention can be set to operate in network connected mode, and possibly in islanding mode. It is particularly suitable for decentralized energy production devices of rotating machine type equipped with an excitation device, or for decentralized energy production devices connected to the network via a DC / AC, AC / AC or AC converter / DC / AC, for example devices of the wind, photovoltaic, microturbine or fuel cell type.
  • the regulation method according to the invention is adapted to different power ranges of decentralized energy production device, and in particular to those connected to the low and medium voltage network.

Abstract

The invention relates to a control method and device for a decentralised energy production device and to an installation comprising at least two production devices which are provided with said control device. The inventive control method comprises the following steps consisting in: measuring the voltage (Vmes) and current (Imes); controlling the power exchanged when the measured voltage (Vmes) is within a target range (Vminl - Vmaxl), said target range falling within a tolerance range (Vmin2 - Vmax2) of the network; and controlling the voltage at the connection point of the decentralised energy production device, consisting in acting on the decentralised energy production device such as to (i) absorb or produce the reactive power (Q) when the measured voltage (Vmes) is within the target range and (ii) reduce or increase the active power (P) produced when the produced or absorbed reactive power has reached a limit when the measured voltage (Vmes) is outside of a tolerance range. The inventive control device can be used to carry out the above method.

Description

MÉTHODE ET DISPOSITIF DE RÉGULATION POUR UN DISPOSITIF DE PRODUCTION DÉCENTRALISÉE D'ÉNERGIE, ET INSTALLATION COMPORTANT AU MOINS DEUX DISPOSITIFS DE PRODUCTION DOTÉS DUDIT DISPOSITIF DE RÉGULATIONMETHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A DECENTRALIZED PRODUCTION DEVICE OF ENERGY, AND INSTALLATION COMPRISING AT LEAST TWO PRODUCTION DEVICES HAVING THE SAID REGULATION DEVICE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
[0001] L'invention concerne une méthode de régulation pour un dispositif de production décentralisée d'énergie raccordé à un réseau de distribution comprenant :The invention relates to a control method for a decentralized energy production device connected to a distribution network comprising:
- une mesure de tension et de courant en un point de raccordement au réseau du dispositif de production décentralisée d'énergie,a measurement of voltage and current at a point of connection to the network of the decentralized energy production device,
- une régulation de puissance échangée par le dispositif de production décentralisée d'énergie, quand la tension mesurée est comprise dans une plage cible entre une limite cible minimale et une limite cible maximale, ladite plage cible étant comprise dans une plage d'admissibilité de la tension du réseau, eta power regulation exchanged by the decentralized energy production device, when the measured voltage is within a target range between a minimum target limit and a maximum target limit, said target range being within an admissibility range of the network voltage, and
- une régulation de la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie dans laquelle on agit sur le dispositif de production décentralisée d'énergie de façon à :a regulation of the voltage at the connection point of the decentralized energy production device in which the decentralized energy production device is operated so as to:
1) absorber de la puissance réactive quand la tension mesurée est supérieure à la limite cible maximale,1) absorbing reactive power when the measured voltage is greater than the maximum target limit,
2) produire de la puissance réactive quand la tension mesurée est inférieure à la limite cible minimale,2) produce reactive power when the measured voltage is below the minimum target limit,
3) réduire la puissance active produite quand la puissance réactive absorbée par le dispositif de production décentralisée d'énergie a atteint une limite de puissance réactive absorbée, et3) reducing the active power produced when the reactive power absorbed by the distributed power generation device has reached an absorbed reactive power limit, and
4) augmenter la puissance active produite quand la puissance réactive produite par le dispositif de production décentralisée d'énergie a atteint une limite de puissance réactive produite. [0002] L'invention concerne également un dispositif de régulation pour un dispositif de production décentralisée d'énergie raccordé à un réseau de distribution comprenant :4) to increase the active power produced when the reactive power produced by the decentralized energy production device has reached a reactive power limit produced. The invention also relates to a control device for a decentralized energy production device connected to a distribution network comprising:
- des moyens de mesure de tension et de courant en un point de raccordement au réseau du dispositif de production décentralisée d'énergie,means for measuring voltage and current at a point of connection to the network of the decentralized energy production device,
- des moyens de régulation de puissance échangée par le dispositif de production décentralisée d'énergie, lesdits moyens de régulation de puissance étant mis en œuvre quand la tension mesurée est comprise à l'intérieur d'une plage cible entre une limite cible minimale et une limite cible maximale, ladite plage cible étant comprise dans une plage d'admissibilité de la tension du réseau, etpower regulation means exchanged by the decentralized energy production device, said power regulation means being implemented when the measured voltage lies within a target range between a minimum target limit and a maximum target limit, said target range being within a range of eligibility of the network voltage, and
- des moyens de régulation de la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie, lesdits moyens de régulation de la tension étant mis en œuvre quand la tension mesurée est en dehors de la plage cible, en agissant sur le dispositif de production décentralisée d'énergie de façon à absorber ou à produire de la puissance réactive, et/ou de façon à réduire ou à augmenter la puissance active produite.means for regulating the voltage at the connection point of the decentralized energy production device, said voltage regulation means being implemented when the measured voltage is outside the target range, by acting on the device of decentralized production of energy so as to absorb or produce reactive power, and / or to reduce or increase the active power produced.
[0003] L'invention concerne également une installation comprenant un réseau de distribution d'électricité et au moins deux dispositifs de production décentralisée d'énergie raccordés en différents points de raccordement dudit réseau.The invention also relates to an installation comprising an electricity distribution network and at least two decentralized energy production devices connected at different connection points of said network.
ETAT DE LA TECHNIQUE [0004] Le raccordement d'un dispositif de production décentralisée d'énergie, en abrégé PDE, sur un réseau de distribution a tendance à modifier le plan de tension sur le réseau. En effet, non seulement ces types de dispositifs produisent de la puissance active, mais certains peuvent produire ou absorber de la puissance réactive. L'installation d'un dispositif de production décentralisée d'énergie a notamment pour effet de relever le niveau de tension sur le réseau de distribution. Les variations de charges et le caractère intermittent de certains dispositifs de production décentralisée d'énergie peuvent provoquer des variations importantes de la tension et entraîner un déclenchement des systèmes de protection de certains dispositifs de production d'énergie décentralisée ou leur déconnexion du réseau de distribution. [0005] Pour palier à ces variations de tension, il est connu d'utiliser des algorithmes de répartition optimale de puissance entre différents dispositifs de production décentralisée d'énergie d'un même réseau, par l'intermédiaire d'un gestionnaire de réseau. Cependant, la mise en œuvre de moyens de communication entre ces dispositifs de production décentralisée d'énergie et le gestionnaire est souvent complexe et coûteuse.STATE OF THE ART [0004] The connection of a decentralized energy production device, abbreviated to PDE, on a distribution network tends to modify the voltage plan on the network. Indeed, not only do these types of devices produce active power, but some can produce or absorb reactive power. The installation of a decentralized energy production device has the effect of raising the level of voltage on the distribution network. Load variations and the intermittent nature of some decentralized power generation devices can cause significant voltage variations and can trigger the protection of certain distributed power generation devices or their disconnection from the distribution network. To overcome these voltage variations, it is known to use optimal power distribution algorithms between different decentralized energy production devices of the same network, through a network manager. However, the implementation of means of communication between these decentralized energy production devices and the manager is often complex and expensive.
[0006] II est également connu du brevet français FR 2 823 381, une méthode de régulation d'un dispositif de production décentralisée d'énergie électrique comportant une régulation de puissance quand la tension est à l'intérieur des limites d'une plage cible et une régulation de tension quand la tension est à l'extérieur de ces limites. Lors de la régulation de puissance réactive, la puissance réactive est maintenue constante à une valeur définie, par défaut, ou par le facteur de puissance. Lors de la régulation de tension, le dispositif absorbe ou produit de la puissance réactive pour ramener la tension dans les limites de la plage déterminée. Lorsque la puissance réactive absorbée ou produite par le dispositif a atteint des valeurs limites et qu'il n'est plus possible de maintenir la tension dans les limites de la plage cible, on fait alors varier la puissance active du dispositif pour ramener la tension dans les limites de cette plage.[0006] It is also known from French patent FR 2,823,381, a method of regulating a decentralized electrical energy production device comprising a power regulation when the voltage is within the limits of a target range. and voltage regulation when the voltage is outside these limits. In reactive power control, the reactive power is kept constant at a default value, or by the power factor. During voltage regulation, the device absorbs or produces reactive power to bring the voltage back within the determined range. When the reactive power absorbed or produced by the device has reached limit values and it is no longer possible to maintain the voltage within the target range, the active power of the device is then varied to reduce the voltage in the device. the limits of this beach.
[0007] Les variations de la puissance réactive absorbée ou produite par un dispositif de production décentralisée d'énergie dotée de ce type régulation de l'art antérieur sont susceptibles d'entraîner des variations de tension importantes en d'autres points du réseau de distribution. La présence de plusieurs dispositifs de production décentralisée d'énergie dotés de ce type de régulation, sur un même réseau de distribution, a tendance à décupler ces variations de tension et à augmenter le risque d'avoir des points du réseau ayant une tension en dehors de la plage d'admissibilité de la tension du réseau.The variations of the reactive power absorbed or produced by a decentralized energy production device equipped with this type of regulation of the prior art are likely to cause significant voltage variations at other points in the distribution network. . The presence of several decentralized energy production devices equipped with this type of regulation, on the same distribution network, tends to increase these voltage variations tenfold and to increase the risk of having points of the network having a voltage outside them. the range of eligibility of the network voltage.
[0008] Par ailleurs, la mise en œuvre de la méthode de régulation de l'art antérieur nécessite souvent un paramétrage, en particulier une détermination des limites de la plage cible de tension, en prenant en compte le plan de tension globale du réseau de distribution. Ainsi, la méthode de régulation de l'art antérieur ne permet pas de s'affranchir complètement d'une stratégie de contrôle centralisée, manuelle ou automatique, dans laquelle le plan de tension global du réseau de distribution et la position du dispositif de production décentralisée d'énergie auquel la régulation est appliquée dans ledit réseau doivent être pris en compte pour le paramétrage.Furthermore, the implementation of the regulation method of the prior art often requires a parameterization, in particular a determination of the limits of the target voltage range, taking into account the overall voltage plane of the network of distribution. Thus, the control method of the prior art does not completely overcome a centralized control strategy, manual or automatic, in which the overall voltage plane of the distribution network and the position of the control device. decentralized generation of energy to which the regulation is applied in said network must be taken into account for the parameterization.
EXPOSE DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
[0009] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant une méthode de régulation pour un dispositif de production décentralisée d'énergie raccordée au réseau de distribution répondant notamment aux conditions relatives au maintien de la tension du réseau dans une plage d'admissibilité.The invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art by proposing a control method for a decentralized power generation device connected to the distribution network responding in particular to the conditions relating to the maintenance of the network voltage. in an eligibility range.
[0010] L'invention concerne donc une méthode de régulation pour un dispositif de production décentralisée d'énergie raccordé à un réseau de distribution comprenant :The invention therefore relates to a control method for a decentralized energy production device connected to a distribution network comprising:
- une mesure de tension et de courant en un point de raccordement au réseau du dispositif de production décentralisée d'énergie,a measurement of voltage and current at a point of connection to the network of the decentralized energy production device,
- une régulation de puissance échangée par le dispositif de production décentralisée d'énergie, quand la tension mesurée est comprise dans une plage cible entre une limite cible minimale et une limite cible maximale, ladite plage cible étant comprise dans une plage d'admissibilité de la tension du réseau, eta power regulation exchanged by the decentralized energy production device, when the measured voltage is within a target range between a minimum target limit and a maximum target limit, said target range being within an admissibility range of the network voltage, and
- une régulation de la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie dans laquelle on agit sur le dispositif de production décentralisée d'énergie de façon à :a regulation of the voltage at the connection point of the decentralized energy production device in which the decentralized energy production device is operated so as to:
1) absorber de la puissance réactive quand la tension mesurée est supérieure à la limite cible maximale,1) absorbing reactive power when the measured voltage is greater than the maximum target limit,
2) produire de la puissance réactive quand la tension mesurée est inférieure à la limite cible minimale,2) produce reactive power when the measured voltage is below the minimum target limit,
3) réduire la puissance active produite quand la puissance réactive absorbée par le dispositif de production décentralisée d'énergie a atteint une limite de puissance réactive absorbée, et 4) augmenter la puissance active produite quand la puissance réactive produite par le dispositif de production décentralisée d'énergie a atteint une limite de puissance réactive produite.3) reducing the active power produced when the reactive power absorbed by the distributed power generation device has reached an absorbed reactive power limit, and 4) to increase the active power produced when the reactive power produced by the decentralized energy production device has reached a reactive power limit produced.
[0011] Dans la méthode de régulation de l'invention, la régulation de la tension par réduction de la puissance active produite est réalisée quand la tension mesurée est supérieure à une limite d'admissibilité maximale, et la régulation de la tension par augmentation de la puissance active produite est réalisée quand la tension mesurée est inférieure à une limite d'admissibilité minimale.In the regulation method of the invention, the regulation of the voltage by reduction of the active power produced is carried out when the measured voltage is greater than a maximum admissibility limit, and the regulation of the voltage by increasing the the active power produced is realized when the measured voltage is lower than a minimum eligibility limit.
[0012] Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les limites cibles minimale et maximale sont fixes.In a first embodiment of the invention, the minimum and maximum target limits are fixed.
[0013] Dans un cas particulier, la régulation de la tension comporte une boucle de régulation de tension par absorption ou production de puissance réactive comprenant la détermination d'un écart de tension entre la tension mesurée et une consigne de tension et la variation de la puissance réactive absorbée ou produite par un processus de logique floue, les variables d'entrée dudit processus étant ledit écart de tension et la fonction dérivée dudit écart par rapport au temps.In a particular case, the regulation of the voltage comprises a voltage regulation loop by absorption or reactive power production comprising the determination of a voltage difference between the measured voltage and a voltage setpoint and the variation of the voltage. reactive power absorbed or produced by a fuzzy logic process, the input variables of said process being said voltage deviation and the function derived from said deviation from time.
[0014] La régulation de la tension peut comporter une boucle de régulation de tension par absorption de puissance réactive comprenant la détermination d'un écart entre la tension mesurée et la limite cible maximale, et la variation de la puissance réactive produite par une correction proportionnelle intégrale dudit écart avec une saturation de la puissance réactive entre la limite de puissance réactive absorbée et zéro. La régulation de la tension peut également comporter une boucle de régulation de tension par production de puissance réactive comprenant la détermination d'un écart entre la tension mesurée et la limite cible minimale, et la variation de la puissance réactive absorbée par une correction proportionnelle intégrale dudit écart avec une saturation de la puissance réactive entre zéro et la limite de puissance réactive produite. Avantageusement, la méthode de régulation comporte la détermination de paramètres de la correction proportionnelle intégrale par un processus de logique floue, les variables d'entrée dudit processus étant l'écart entre la tension mesurée et la limite cible maximale et/ou l'écart entre la tension mesurée et la limite cible minimale, et la dérivé desdits écarts par rapport au temps. [0015] Dans un deuxième mode de réalisation préféré, la méthode de régulation comporte la détermination, de manière automatique et adaptative, des valeurs des limites cibles minimale et maximale de ladite plage cible, en fonction de la tension mesurée et/ou de la puissance réactive absorbée ou produite, la valeur de la limite cible maximale étant maintenue inférieure ou égale à la limite d'admissibilité maximale et la valeur de la limite cible minimale étant maintenue supérieure ou égale à la limite d'admissibilité minimale.The regulation of the voltage may comprise a reactive power absorption voltage regulation loop comprising the determination of a difference between the measured voltage and the maximum target limit, and the variation of the reactive power produced by a proportional correction. integral of said deviation with a saturation of the reactive power between the reactive power absorbed limit and zero. The voltage regulation may also include a voltage regulation loop by reactive power generation comprising determining a difference between the measured voltage and the minimum target limit, and the variation of the reactive power absorbed by a proportional integral correction of said voltage. deviation with a saturation of the reactive power between zero and the reactive power limit produced. Advantageously, the regulation method comprises the determination of parameters of the integral proportional correction by a fuzzy logic process, the input variables of said process being the difference between the measured voltage and the maximum target limit and / or the difference between the measured voltage and the minimum target limit, and the derivative of said deviations from time. In a second preferred embodiment, the regulation method comprises determining, automatically and adaptively, the values of the minimum and maximum target limits of said target range, as a function of the measured voltage and / or the power. reactive absorbed or produced, the value of the maximum target limit being kept less than or equal to the maximum eligibility limit and the value of the minimum target limit being maintained greater than or equal to the minimum eligibility limit.
[0016] De préférence, la méthode de régulation, selon ce second mode de réalisation, comporte :Preferably, the regulation method, according to this second embodiment, comprises:
l'augmentation ou le maintien à une valeur sensiblement constante de la valeur de la limite cible maximale, quand la tension mesurée augmente et/ou quand la puissance réactive absorbée augmente,increasing or maintaining at a substantially constant value the value of the maximum target limit, when the measured voltage increases and / or when the reactive power absorbed increases,
- la diminution ou le maintien à une valeur sensiblement constante de la valeur de la limite cible maximale, quand la tension mesurée diminue et/ou quand la puissance réactive absorbée diminue,decreasing or maintaining the value of the maximum target limit at a substantially constant value, when the measured voltage decreases and / or when the reactive power absorbed decreases,
- la diminution ou le maintien à une valeur sensiblement constante de la valeur de la limite cible minimale, quand la tension mesurée diminue et/ou quand la puissance réactive produite augmente, oudecreasing or maintaining at a substantially constant value the value of the minimum target limit, when the measured voltage decreases and / or when the reactive power produced increases, or
l'augmentation ou le maintien à une valeur sensiblement constante de la valeur de la limite cible minimale, quand la tension mesurée augmente et/ou quand la puissance réactive produite diminue.increasing or maintaining at a substantially constant value the value of the minimum target limit, when the measured voltage increases and / or when the reactive power produced decreases.
[0017] Avantageusement, la limite cible maximale ou minimale est augmentée ou diminuée en un ou plusieurs paliers.[0017] Advantageously, the maximum or minimum target limit is increased or decreased in one or more steps.
[0018] Avantageusement, la méthode de régulation comporte le maintien des valeurs des limites cibles à des valeurs sensiblement constantes , lorsque la tension mesurée et la puissance réactive sont réparties dans une zone, d'un plan de tension et de puissance réactive, s'étendant le long d'un axe passant par un premier point correspondant à la limite d'admissibilité minimale et la limite de puissance réactive absorbée, et un second point correspondant à la limite d'admissibilité maximale et la limite de puissance réactive produite.Advantageously, the regulation method comprises maintaining the values of the target limits at substantially constant values, when the measured voltage and the reactive power are distributed in a zone, a voltage and reactive power plane, s'. extending along an axis passing through a first point corresponding to the minimum eligibility limit and the reactive power absorbed limit, and a second point corresponding to the maximum eligibility limit and the reactive power limit produced.
[0019] De préférence, les valeurs des limites cibles minimale et/ou maximale sont déterminées par l'intermédiaire d'un traitement par logique floue.[0019] Preferably, the values of the minimum and / or maximum target limits are determined by fuzzy logic processing.
[0020] De préférence, les valeurs des limites cibles minimale et maximale sont déterminées en calculant les écarts entre lesdites limites cibles et une valeur nominale de la tension par les étapes suivantes :Preferably, the values of the minimum and maximum target limits are determined by calculating the differences between said target limits and a nominal value of the voltage by the following steps:
- la détermination d'un coefficient par un processus de logique floue à partir de la tension mesurée et de la puissance réactive absorbée ou produite,the determination of a coefficient by a fuzzy logic process from the measured voltage and the reactive power absorbed or produced,
- la détermination des écarts entre les limites d'admissibilités minimale et maximale, et une valeur nominale de la tension, et- the determination of the differences between the minimum and maximum eligibility limits, and a nominal value of the voltage, and
- la détermination des écarts entre les limites cibles minimale et maximale, et la valeur nominale de la tension, en multipliant les écarts entre les limites d'admissibilités, respectivement minimale et maximale, et la valeur nominale de la tension par le coefficient déterminé par le processus de logique floue.- the determination of the deviations between the minimum and maximum target limits, and the nominal value of the voltage, by multiplying the deviations between the minimum and maximum eligibility limits, and the nominal value of the voltage by the coefficient determined by the fuzzy logic process.
[0021] L'invention concerne également un dispositif de régulation pour un dispositif de production décentralisée d'énergie raccordé à un réseau de distribution comprenant :The invention also relates to a control device for a decentralized energy production device connected to a distribution network comprising:
- des moyens de mesure de tension et de courant en un point de raccordement au réseau du dispositif de production décentralisée d'énergie,means for measuring voltage and current at a point of connection to the network of the decentralized energy production device,
- des moyens de régulation de puissance échangée par le dispositif de production décentralisée d'énergie, lesdits moyens de régulation de puissance étant mis en œuvre quand la tension mesurée est comprise à l'intérieur d'une plage cible entre une limite cible minimale et une limite cible maximale, ladite plage cible étant comprise dans une plage d'admissibilité de la tension du réseau, etpower regulation means exchanged by the decentralized energy production device, said power regulation means being implemented when the measured voltage lies within a target range between a minimum target limit and a maximum target limit, said target range being within a range of eligibility of the network voltage, and
- des moyens de régulation de la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie, lesdits moyens de régulation de la tension étant mis en œuvre quand la tension mesurée est en dehors de la plage cible, en agissant sur le dispositif de production décentralisée d'énergie de façon à absorber ou à produire de la puissance réactive, et/ou de façon à réduire ou à augmenter la puissance active produite,means for regulating the voltage at the connection point of the decentralized energy production device, said voltage regulation means being implemented when the measured voltage is outside the target range, by acting on the decentralized energy production device for absorbing or producing reactive power, and / or for reducing or increasing the active power produced,
dans lequel la régulation de la tension par réduction de la puissance active produite est réalisée quand la tension mesurée est supérieure à une limite d'admissibilité maximale, et dans lequel la régulation de la tension par augmentation de la puissance active produite est réalisée quand la tension mesurée est inférieure à une limite d'admissibilité minimale.in which the regulation of the voltage by reduction of the active power produced is carried out when the measured voltage is greater than a maximum admissibility limit, and in which the regulation of the voltage by increasing the active power produced is carried out when the voltage measured is less than a minimum eligibility limit.
[0022] De préférence, le dispositif de régulation comporte un ensemble de traitement dédié à la détermination des valeurs des limites cibles minimale et maximale de ladite plage cible, en fonction de la tension mesurée et/ou de la puissance réactive. Avantageusement, l'ensemble de traitement dédié à la détermination des valeurs des limites cibles minimale et maximale est un module de traitement par logique floue.Preferably, the control device comprises a processing unit dedicated to determining the values of the minimum and maximum target limits of said target range, as a function of the measured voltage and / or the reactive power. Advantageously, the set of processing dedicated to the determination of the values of the minimum and maximum target limits is a fuzzy logic processing module.
[0023] De préférence, le module de traitement par logique floue comporte :[0023] Preferably, the fuzzy logic processing module comprises:
- un module de détermination de valeurs normalisées de la tension mesurée et de la puissance réactive absorbée ou produite,a module for determining normalized values of the measured voltage and the reactive power absorbed or produced,
- un module de détermination d'un coefficient à partir desdites valeurs normalisées,a module for determining a coefficient from said normalized values,
- un module de détermination des écarts entre les limites d'admissibilités minimale et maximale, et une valeur nominale de la tension, eta module for determining the differences between the minimum and maximum eligibility limits, and a nominal value of the voltage, and
- un module de détermination des écarts entre les limites cibles minimale et maximale, et la valeur nominale de la tension, en multipliant les écarts entre les limites d'admissibilités, respectivement minimale et maximale, et la valeur nominale de la tension par le coefficient déterminé par le processus de logique floue.- a module for determining the differences between the minimum and maximum target limits, and the nominal value of the voltage, by multiplying the differences between the minimum and maximum permissible limits of eligibility and the nominal value of the voltage by the determined coefficient by the fuzzy logic process.
[0024] L'invention concerne également une installation comprenant un réseau de distribution d'électricité et au moins deux dispositifs de production décentralisée d'énergie raccordés en différents points de raccordement dudit réseau, caractérisé en ce que chacun desdits au moins deux dispositifs de production décentralisée d'énergie est doté d'un dispositif de régulation décrit précédemment et mettant en œuvre : - des moyens de mesure de tension et de courant en un point de raccordement au réseau du dispositif de production décentralisée d'énergie,The invention also relates to an installation comprising an electricity distribution network and at least two decentralized energy production devices connected at different connection points of said network, characterized in that each of said at least two production devices decentralized energy is provided with a regulation device described above and implementing: means for measuring voltage and current at a point of connection to the network of the decentralized energy production device,
- des moyens de régulation de puissance échangée par le dispositif de production décentralisée d'énergie, etpower regulation means exchanged by the decentralized energy production device, and
- des moyens de régulation de la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie.means for regulating the voltage at the connection point of the decentralized energy production device.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
[0025] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés sur lesquels :Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of a particular embodiment of the invention, given by way of non-limiting example, and shown in the accompanying drawings, in which:
la figure 1 représente schématiquement le raccordement au réseau de distribution d'une installation électrique comprenant un dispositif de production décentralisée d'énergie ;Figure 1 shows schematically the connection to the distribution network of an electrical installation comprising a decentralized energy production device;
- la figure 2 représente schématiquement le raccordement au réseau de distribution d'un dispositif de production décentralisée d'énergie doté d'une régulation selon l'art antérieur ;- Figure 2 schematically shows the connection to the distribution network of a decentralized energy production device with a regulation according to the prior art;
- la figure 3 représente par un organigramme la méthode régulation selon l'art antérieur ;FIG. 3 is a flowchart showing the regulation method according to the prior art;
la figure 4 représente schématiquement le raccordement au réseau de distribution d'un dispositif de production décentralisée d'énergie doté d'une régulation selon un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel la plage cible de tension est fixe ;FIG. 4 schematically represents the connection to the distribution network of a decentralized energy production device provided with a regulation according to a first embodiment of the invention, in which the voltage target range is fixed;
- la figure 5 représente schématiquement les différents régimes de fonctionnement, en fonction de la tension mesurée et de la puissance réactive échangée ;- Figure 5 shows schematically the different operating speeds, depending on the measured voltage and the reactive power exchanged;
- la figure 6 représente par un organigramme la méthode de régulation selon le premier mode de réalisation de l'invention ;FIG. 6 is a flow diagram of the control method according to the first embodiment of the invention;
- la figure 7 représente schématiquement, dans un cas particulier du premier mode de réalisation, une régulation de la tension par absorption ou production de puissance réactive ; la figure 8 représente une amélioration adaptable à chacune des boucles de régulation de tension représentées à la figure 6 ;FIG. 7 diagrammatically represents, in a particular case of the first embodiment, a regulation of the voltage by absorption or reactive power generation; Figure 8 shows an improvement adaptable to each of the voltage regulation loops shown in Figure 6;
- la figure 9 représente schématiquement le raccordement au réseau de distribution d'un dispositif de production décentralisée d'énergie doté d'une régulation auto-adaptative, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, dans lequel la plage cible de tension est variable ;FIG. 9 schematically represents the connection to the distribution network of a decentralized energy production device provided with a self-adaptive regulation, according to a second embodiment of the invention, in which the target voltage range is variable;
- la figure 10 représente, de manière plus détaillée, le module de traitement de la régulation de la figure 9 ;FIG. 10 represents, in more detail, the regulation processing module of FIG. 9;
la figure 11 représente, par un organigramme, la méthode régulation auto-adaptative selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ;FIG. 11 represents, by a flowchart, the self-adaptive regulation method according to the second embodiment of the invention;
la figure 12 illustre, par un graphe à trois dimensions, la variation d'un coefficient K par un module de traitement par logique floue, à partir desquelles sont déterminées les limites cibles de tension en fonction des variables d'entrées que constituent la tension mesurée et la puissance réactive échangée ;FIG. 12 illustrates, by a three-dimensional graph, the variation of a coefficient K by a fuzzy logic processing module, from which the voltage target limits are determined as a function of the input variables constituted by the measured voltage. and the reactive power exchanged;
- la figure 13 représente un réseau de distribution sur lequel ont été réalisées des simulations de différentes méthodes de régulation ;FIG. 13 represents a distribution network on which simulations of different regulation methods have been carried out;
la figure 14 représente un tableau de résultats des simulations comportant les valeurs de la tension mesurée, à un temps donné, en différents points de raccordement des dispositifs de production décentralisée d'énergie au réseau ;FIG. 14 represents a table of results of the simulations comprising the values of the measured voltage, at a given time, at different connection points of the decentralized energy production devices to the network;
- la figure 15 représente, pour chaque simulation, les variations de la tension en fonction du temps, à un point de raccordement d'un dispositif de production décentralisée d'énergie donné;FIG. 15 represents, for each simulation, the variations of the voltage as a function of time, at a connection point of a given decentralized energy production device;
la figure 16 représente, pour chaque simulation, les variations de la puissance réactive échangée en fonction du temps, au même point de raccordement qu'à la figure 13 ;FIG. 16 represents, for each simulation, the variations of the reactive power exchanged as a function of time, at the same connection point as in FIG. 13;
- la figure 17 représente les variations des limites cibles minimale et maximale, pour la simulation du deuxième mode de réalisation dans lequel les limites de la plage cible sont déterminées de manière itérative. DESCRIPTION DETAILLEEFIG. 17 represents the variations of the minimum and maximum target limits for the simulation of the second embodiment in which the limits of the target range are determined iteratively. DETAILED DESCRIPTION
[0026] Dans un réseau de distribution classique avec un seul poste d'alimentation produisant de l'énergie électrique, la tension est plus élevée au poste d'alimentation et diminue jusqu'à l'extrémité du réseau. Dans ce cas, la puissance circule dans un seul sens, à partir du poste d'alimentation vers les consommateurs. Mais avec la présence des dispositifs de production décentralisée d'énergie raccordés au réseau, la puissance circule dans les deux sens et le plan de tension s'en trouve modifié.In a conventional distribution network with a single supply station producing electrical energy, the voltage is higher at the power station and decreases to the end of the network. In this case, the power flows in one direction, from the power station to consumers. But with the presence of decentralized energy production devices connected to the network, power flows in both directions and the voltage plan is changed.
[0027] L'installation d'un dispositif de production décentralisée d'énergie sur un réseau de distribution électrique est généralement soumis à des contraintes. Souvent, l'installation du dispositif de production décentralisée d'énergie doit être compatible avec le maintien de la tension, en tout point de livraison du réseau, à l'intérieur de plages d'admissibilité. A titre d'exemple, la plage d'admissibilité de la tension peut s'étendre de 230V-10% à 230V+6% pour le réseau basse tension, et de -5% à +5% de la tension contractuelle, en général 20 kV, pour le réseau moyenne tension, appelé aussi réseau HTA dans certaines normalisations.The installation of a decentralized energy production device on an electrical distribution network is generally subject to constraints. Often, the installation of the decentralized energy production device must be compatible with the maintenance of the voltage, at any point of delivery of the network, within eligibility ranges. By way of example, the range of eligibility of the voltage can range from 230V-10% to 230V + 6% for the low-voltage network, and from -5% to + 5% of the contractual voltage, in general 20 kV, for the medium voltage network, also called HTA network in some normalizations.
[0028] La figure 1 représente schématiquement le raccordement d'une installation comprenant un dispositif de production décentralisée d'énergie, en abrégé PDE, au réseau de distribution d'énergie 11 au moyen d'une ligne électrique 12. La ligne électrique est représentée par un conducteur 13, une réactance X et une résistance R. L'installation comprend une charge 14, un dispositif de production décentralisée d'énergie 15, ainsi qu'un dispositif de compensation d'énergie réactive 16. La variation relative de tension entre le réseau 11 et le point de raccordement 17 du dispositif de production décentralisée d'énergie est déterminée par :FIG. 1 schematically represents the connection of an installation comprising a decentralized energy production device, abbreviated as PDE, to the energy distribution network 11 by means of an electrical line 12. The electric line is represented by a conductor 13, a reactance X and a resistor R. The installation comprises a load 14, a decentralized energy production device 15, and a reactive energy compensation device 16. The relative voltage variation between the network 11 and the connection point 17 of the decentralized energy production device is determined by:
AV _ R(PG - PL) + X(±QG - QL ± QC) V V2 AV _ R (P G - P L ) + X (± Q G - Q L ± Q C ) VV 2
Ou : V est la tension composée R, X sont la résistance et la réactance totale de la ligne, PG, QG sont les puissances active et réactive fournie par PDE,Or: V is the compound voltage R, X is the resistance and the total reactance of the line, PG, QG are the active and reactive powers provided by PDE,
PL, QL sont les puissances active et réactive de consommation, Qc est la puissance réactive du dispositif de compensation. [0030] En fonction de la structure du réseau, de l'emplacement du point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie sur ce réseau et de la puissance injectée par le dispositif de production décentralisée d'énergie, la tension peut être élevée au point de raccordement et parfois même dépasser la limite d'admissibilité. Dans le réseau de distribution, la résistance linéique peut être plus importante que la réactance linéique. Ainsi, la puissance active produite par le dispositif de production décentralisée d'énergie a tendance à modifier le plan de tension global du réseau.PL, Q L are the active and reactive powers of consumption, Qc is the reactive power of the compensation device. According to the structure of the network, the location of the connection point of the decentralized energy production device on this network and the power injected by the decentralized energy production device, the voltage can be high. at the point of connection and sometimes even exceed the eligibility limit. In the distribution network, the linear resistance may be greater than the linear reactance. Thus, the active power produced by the decentralized power generation device tends to change the overall voltage plan of the network.
[0031] Par ailleurs, la production de la plupart des dispositifs de production décentralisée d'énergie est non garantie, en particulier pour les sources d'énergie renouvelable dont le caractère intermittent peut provoquer des fluctuations imprévues de tension. Ceci entraîne encore d'autres modifications du plan de tension global du réseau.Moreover, the production of most decentralized energy production devices is not guaranteed, especially for renewable energy sources whose intermittent nature can cause unexpected fluctuations in voltage. This leads to further modifications of the overall network voltage plan.
[0032] Le plan de tension dans le réseau de distribution dépend également du niveau de consommation et du facteur de puissance des charges, et tout changement de charge provoque une variation de tension sur le réseau.The voltage plan in the distribution network also depends on the consumption level and the load power factor, and any change in load causes a voltage variation on the network.
[0033] Ainsi, la variation du plan de tension d'un réseau de distribution électrique peut être causée notamment par :Thus, the variation of the voltage plan of an electrical distribution network can be caused in particular by:
la charge et ses variations,the load and its variations,
la production décentralisée d'énergie et ses variations liées à son caractère intermittent,the decentralized production of energy and its variations linked to its intermittent nature,
les moyens de compensation et leur réglage,the compensation means and their adjustment,
- la configuration du réseau.- the configuration of the network.
[0034] Classiquement, il existe deux modes de régulation d'un dispositif de production décentralisée d'énergie :[0034] Conventionally, there are two modes of regulation of a decentralized energy production device:
- un mode de régulation de tension, connu en anglais dans les termes : « Automatic Voltage Regulator », en abrégé AVR, qui permet de maintenir, dans les limites du système, la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie au réseau sensiblement constante, et - un mode de régulation de puissance réactive, également appelée régulation de facteur de puissance, connu également en anglais dans les termes « Power Factor / Reactivea voltage regulation mode, known in English as "Automatic Voltage Regulator", abbreviated to AVR, which makes it possible to maintain, within the limits of the system, the voltage at the connection point of the decentralized energy production device to the network substantially constant, and a reactive power regulation mode, also known as power factor regulation, also known in English under the terms "Power Factor / Reactive"
Power Regulator », en abrégé PF/VAR, qui permet de maintenir la puissance réactive produite ou absorbée par le dispositif de production décentralisé d'énergie sensiblement constante.Power Regulator, abbreviated as PF / VAR, which makes it possible to keep the reactive power produced or absorbed by the decentralized energy production device substantially constant.
[0035] Le mode de régulation de tension est fréquemment utilisé pour des générateurs de grandes puissances, généralement supérieures à quelques dizaines de MVA, en particulier pour les générateurs fonctionnant sur les réseaux de transport ou pour les générateurs fonctionnant en réseau séparé. Le mode de régulation de puissance réactive est, quant à lui, souvent utilisé pour la production décentralisée d'énergie par les générateurs connectés au réseau de distribution d'énergie, dont la puissance varie de quelques kVA, à quelques MVA.The voltage regulation mode is frequently used for large power generators, generally greater than a few tens of MVA, in particular for generators operating on the transport networks or for generators operating in a separate network. The reactive power regulation mode is, in turn, often used for the decentralized production of energy by generators connected to the power distribution network, whose power varies from a few kVA to a few MVA.
[0036] Une méthode de régulation mixte, c'est à dire mettant en œuvre alternativement une régulation de puissance réactive et une régulation de tension, est connue de l'art antérieur et décrite dans le brevet français FR 2 823 381.A mixed control method, that is to say alternately implementing reactive power regulation and voltage regulation, is known from the prior art and described in French patent FR 2,823,381.
[0037] La figure 2 représente schématiquement le raccordement au réseau de distribution 21 d'un dispositif de production décentralisée d'énergie 22 doté d'une régulation 24, selon l'art antérieur. Le dispositif de production décentralisée d'énergie est raccordé en un point de raccordement 23. La régulation 24 est raccordée à une mesure locale 25 de tension Vmes et une mesure locale 26 de courant Imes. La régulation 24 est également raccordée au dispositif de production décentralisée d'énergie pour envoyer des consignes de puissance active P et de puissance réactive Q échangée. La régulation 24 de la figure 2 comporte, en outre, une entrée 27 des valeurs limites de puissance réactive échangée Qmin et Qmax, et une entrée 28 des valeurs limites de plage de tension cible Vminl et Vmaxl.[0037] Figure 2 schematically shows the connection to the distribution network 21 of a decentralized energy production device 22 having a control 24, according to the prior art. The decentralized power generation device is connected to a connection point 23. The controller 24 is connected to a local voltage measurement Vmes and a local measurement 26 of current Imes. The regulation 24 is also connected to the decentralized energy production device for sending active power P and reactive power Q instructions exchanged. The control 24 of FIG. 2 further comprises an input 27 of the exchanged reactive power limit values Qmin and Qmax, and an input 28 of the target voltage range limit values Vmin1 and Vmax1.
[0038] Le dispositif de production décentralisée d'énergie échange, c'est à dire produit ou absorbe, de la puissance réactive avec le réseau. On posera dans la suite de la description que, lorsque le dispositif absorbe de la puissance réactive, la puissance réactive Q échangée est comptée négativement. Ainsi la puissance réactive Q échangée, dans ce cas absorbée, augmente, en valeur absolue, mais diminue, en valeur relative, vers une limite de puissance réactive absorbée Qmin. De la même façon, on posera que, lorsque le dispositif produit de la puissance réactive, la puissance réactive Q échangée est comptée positivement. Ainsi, la puissance réactive Q échangé, dans ce cas produite, augmente en valeur absolue et en valeur relative, vers une limite de puissance réactive produite Qmax.The decentralized energy production device exchange, ie produces or absorbs reactive power with the network. In the remainder of the description, it will be stated that, when the device absorbs reactive power, the reactive power Q exchanged is counted negatively. Thus the reactive power Q exchanged, in this case absorbed, increases, in absolute value, but decreases, in relative value, towards an absorbed reactive power limit Qmin. In the same way, it will be stated that when the device produces the reactive power, the reactive power Q exchanged is counted positively. Thus, the reactive power Q exchanged, in this case produced, increases in absolute value and in relative value, towards a reactive power limit produced Qmax.
[0039] Dans la méthode de régulation de l'art antérieur, la régulation de puissance réactive est mise en œuvre quand la tension est à l'intérieur des limites d'une plage cible, et la régulation de tension est mise en œuvre quand la tension est à l'extérieur de ces limites.In the control method of the prior art, the reactive power regulation is implemented when the voltage is within the limits of a target range, and the voltage regulation is implemented when the voltage is outside these limits.
[0040] Comme cela est représenté à la figure 3, la méthode de régulation de l'art antérieur comporte une première étape 31 de mesure de la tension Vmes et du courant lmes au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie au réseau. La puissance réactive est ensuite déterminée lors d'une étape 32. La tension mesurée Vmes est ensuite comparée aux limites Vminl et Vmaxl de la plage de tension cible, par des étapes de comparaison 33 et 34.As shown in FIG. 3, the control method of the prior art comprises a first step 31 for measuring the voltage Vmes and the current lmes at the connection point of the decentralized energy production device to the network. . The reactive power is then determined in a step 32. The measured voltage Vmes is then compared with the limits Vmin1 and Vmax1 of the target voltage range, by comparison steps 33 and 34.
[0041] Tant que la tension mesurée est à l'intérieur de la plage cible, la régulation de puissance réactive est mise en œuvre, lors d'une étape 35, afin de maintenir la puissance réactive produite ou absorbée sensiblement constante. Par régulation de puissance réactive Q échangée, on entend toute régulation permettant de maintenir la puissance réactive ou le facteur de puissance sensiblement constant. En particulier, le terme régulation de puissance réactive englobe toute régulation du facteur de puissance.As long as the measured voltage is within the target range, the reactive power control is implemented, in a step 35, to maintain the reactive power produced or absorbed substantially constant. By reactive power control Q exchanged means any regulation to maintain the reactive power or power factor substantially constant. In particular, the term reactive power regulation encompasses any regulation of the power factor.
[0042] Lorsque la tension est en dehors de la plage cible, la régulation de tension est mise en œuvre en faisant varier la puissance réactive Q échangée, c'est à dire produite ou absorbée, afin de ramener la tension dans les limites de la plage cible. Lorsque la puissance réactive Q échangée par le dispositif a atteint des valeurs limites Qmin ou Qmax, et qu'il n'est plus possible de maintenir la tension dans les limites de la plage cible Vminl etWhen the voltage is outside the target range, the voltage regulation is implemented by varying the reactive power Q exchanged, ie produced or absorbed, in order to reduce the voltage within the limits of the target range. When the reactive power Q exchanged by the device has reached limit values Qmin or Qmax, and it is no longer possible to maintain the voltage within the limits of the target range Vmin1 and
Vmaxl, on fait alors varier la puissance active P du dispositif pour ramener la tension dans les limites de cette plage.Vmaxl, it then varies the active power P of the device to reduce the voltage within this range.
[0043] De manière plus précise, lorsque la tension est en dehors de la plage cible, on compare la puissance réactive Q échangée, c'est à dire absorbée ou produite, avec les valeurs limites maximum Qmax et minimum Qmin de puissances réactives, lors des étapes de comparaison 36 et 37. Ensuite, il existe au moins quatre possibilités énumérées ci-après. 1) Quand la tension mesurée Vmes est supérieure à la limite cible maximale Vmaxl et que la puissance réactive Q absorbée est supérieure à la limite de puissance réactive absorbée Qmin, le dispositif de production décentralisée d'énergie absorbe de la puissance réactive Q, lors d'une étape 38.More precisely, when the voltage is outside the target range, the reactive power Q exchanged, ie absorbed or produced, is compared with the maximum limit values Qmax and minimum Qmin of reactive powers, when comparative steps 36 and 37. Then there are at least four possibilities listed below. 1) When the measured voltage Vmes is greater than the maximum target limit Vmaxl and the reactive power Q absorbed is greater than the reactive power absorbed limit Qmin, the decentralized energy production device absorbs reactive power Q when a step 38.
2) Quand la tension mesurée Vmes est inférieure à la limite cible minimale Vminl et que la puissance réactive Q produite est inférieure à la limite de puissance réactive produite Qmax, le dispositif de production décentralisée d'énergie produit de la puissance réactive Q, lors d'une étape 39.2) When the measured voltage Vmes is lower than the minimum target limit Vminl and the reactive power Q produced is less than the reactive power output limit Qmax, the distributed power generation device generates reactive power Q when a step 39.
3) Quand la tension mesurée Vmes est supérieure à la limite cible maximale Vmaxl et que la puissance réactive absorbée a atteint une limite de puissance réactive absorbée3) When the measured voltage Vmes is greater than the maximum target limit Vmaxl and the reactive power absorbed has reached a reactive power absorbed limit
Qmin, le dispositif de production décentralisée d'énergie réduit sa production de puissance active P, lors d'une étape 40.Qmin, the decentralized energy production device reduces its production of active power P, during a step 40.
4) Quand la tension mesurée Vmes est inférieure à la limite cible minimale Vminl et que la puissance réactive produite a atteint une limite de puissance réactive produite Qmax on augmente la production de puissance active P, lors d'une étape 41.4) When the measured voltage Vmes is lower than the minimum target limit Vmin1 and the reactive power produced has reached a reactive power output limit Qmax, the active power output P is increased during a step 41.
Premier mode de réalisation : plage cible de tension fixeFirst Embodiment: Fixed Voltage Target Range
[0044] Selon un premier mode de réalisation de la régulation de l'invention, les limites Vminl et Vmaxl de la plage de tension cible sont fixes.According to a first embodiment of the regulation of the invention, the limits Vminl and Vmaxl of the target voltage range are fixed.
[0045] Un exemple de régulation selon ce premier mode de réalisation de l'invention est représentée à la figure 4. Par rapport à la figure 2, les moyens de régulation 24 comportent, en plus, une entrée 45 des valeurs limites minimale Vmin2 et maximale Vmax2 d'une plage d'admissibilité de tension englobant la plage de tension cible.An example of regulation according to this first embodiment of the invention is shown in FIG. 4. With respect to FIG. 2, the regulation means 24 comprise, in addition, an entry 45 of the minimum limit values Vmin2 and Vmax2 of a voltage eligibility range encompassing the target voltage range.
[0046] Par rapport à l'art antérieur, la régulation de la tension par réduction de la puissance active P produite est mise en œuvre quand la tension mesurée Vmes est supérieure à la limite d'admissibilité maximale Vmax2, et la régulation de la tension par augmentation de la puissance active P produite est mise en œuvre quand la tension mesurée Vmes est inférieure à la limite d'admissibilité minimale Vmin2. [0047] Ainsi, comme cela est représenté à la figure 6, la méthode de régulation selon ce premier mode de réalisation comporte, en plus, deux étapes de comparaison 61 et 62 pour déterminer si la tension mesurée Vmes est en dehors ou non des limites minimale Vmin2 et maximale Vmax2 de la plage d'admissibilité de tension.Compared to the prior art, the regulation of the voltage by reduction of the active power P produced is implemented when the measured voltage Vmes is greater than the maximum admissibility limit Vmax2, and the regulation of the voltage by increasing the active power P produced is implemented when the measured voltage Vmes is lower than the minimum admissibility limit Vmin2. Thus, as shown in Figure 6, the control method according to this first embodiment further comprises two comparison steps 61 and 62 to determine whether the measured voltage Vmes is outside or outside the limits. minimum Vmin2 and maximum Vmax2 of the voltage eligibility range.
[0048] De manière générale, comme cela est représenté à la figure 5, la mise en œuvre de la régulation selon l'invention permet de distinguer les trois régimes de fonctionnement suivant :In general, as shown in FIG. 5, the implementation of the regulation according to the invention makes it possible to distinguish the following three operating modes:
[0049] Lorsque la tension mesurée est comprise dans la plage cible de tension définie par les limites Vminl et Vmaxl, autour d'une tension nominale, la régulation fonctionne dans un régime normal. Dans ce régime de fonctionnement, le dispositif de régulation maintient la puissance réactive ou le facteur de puissance sensiblement constant. Ces deux modes de régulation correspondent au mode de régulation PF/VAR. Le domaine de fonctionnement en régime normal est représenté par la zone 51 de la figure 5.When the measured voltage is within the voltage target range defined by the Vmin1 and Vmaxl limits, around a nominal voltage, the regulation operates in a normal regime. In this mode of operation, the regulating device keeps the reactive power or the power factor substantially constant. These two control modes correspond to the PF / VAR control mode. The normal operating range is represented by the area 51 in FIG.
[0050] Lorsque la mesure de la tension Vmes est en dehors de la plage cible de tension, la régulation fonctionne dans un régime dit perturbé. Quand la tension mesurée est supérieure à la limite cible maximale (Vmes>Vmaxl), la régulation selon l'invention passe en mode de régulation de tension avec une consigne de tension égale à la limite cible maximale Vmaxl, et le dispositif de production décentralisée d'énergie absorbe de l'énergie réactive pour diminuer la tension au point de raccordement, jusqu'à ce que la tension mesurée atteigne la valeur de consigne. A cet instant, la régulation conserve la tension cible maximale, jusqu'à ce que la tension diminue et revienne entre les limites cibles, ce qui permet à la régulation de repasser en mode de régulation de puissance et donc en régime de fonctionnement normal. Quand la tension mesurée Vmes est inférieure à la limite cible minimale Vminl, la régulation selon l'invention passe en mode de régulation de tension, avec une consigne de tension égale à la limite cible minimale Vminl et le dispositif de production décentralisée d'énergie produit de l'énergie réactive pour augmenter la tension au point de raccordement, jusqu'à ce que la tension mesurée atteigne la valeur de consigne. A cet instant, la régulation conserve la tension cible minimale, jusqu'à ce que la tension augmente et revienne entre les limites cibles, ce qui permet à la régulation de repasser en mode de régulation de puissance réactive et donc en régime de fonctionnement normal. Le domaine de fonctionnement en régime perturbé est représenté par la zone 52 de la figure 5.When the Vmes voltage measurement is outside the voltage target range, the regulation operates in a disrupted said regime. When the measured voltage is greater than the maximum target limit (Vmes> Vmaxl), the regulation according to the invention switches to voltage regulation mode with a voltage setpoint equal to the maximum target limit Vmaxl, and the decentralized production device The energy absorbs reactive energy to decrease the voltage at the connection point until the measured voltage reaches the set point. At this time, the regulation maintains the maximum target voltage, until the voltage decreases and returns between the target limits, which allows the regulation to return to power control mode and therefore in normal operating mode. When the measured voltage Vmes is lower than the minimum target limit Vmin1, the regulation according to the invention switches to voltage regulation mode, with a voltage setpoint equal to the minimum target limit Vminl and the decentralized energy production device produced. reactive energy to increase the voltage at the connection point, until the measured voltage reaches the setpoint. At this time, the regulation maintains the minimum target voltage, until the voltage increases and returns between the target limits, which allows the regulation to revert to reactive power regulation mode and therefore in normal operating mode. The operating range under disturbed conditions is represented by the zone 52 of FIG.
[0051] De préférence, le passage entre le régime de fonctionnement normal et le régime de fonctionnement perturbé est réalisé avec une fonction de retard, par exemple de type hystérésis, ce qui permet d'éviter les oscillations.Preferably, the transition between the normal operating regime and the disturbed operating speed is achieved with a delay function, for example of the hysteresis type, which avoids oscillations.
[0052] Un troisième régime de fonctionnement, qualifié de régime critique, peut être atteint lorsque la régulation selon l'invention est initialement en régime perturbé et que l'une des deux conditions suivantes est remplie :A third operating regime, qualified as a critical speed, can be achieved when the regulation according to the invention is initially disturbed regime and that one of the following two conditions is met:
- la tension mesurée Vmes est supérieure à une limite d'admissibilité maximale Vmax2 et la puissance réactive absorbée par le dispositif de production décentralisée d'énergie atteint une valeur limite Qmin, outhe measured voltage Vmes is greater than a maximum admissibility limit Vmax2 and the reactive power absorbed by the decentralized energy production device reaches a limit value Qmin, or
la tension mesurée Vmes est inférieure à une limite d'admissibilité minimale Vmin2 et la puissance réactive fournie par le dispositif de production décentralisée d'énergie atteint une valeur limite Qmax.the measured voltage Vmes is lower than a minimum admissibility limit Vmin2 and the reactive power supplied by the decentralized energy production device reaches a limit value Qmax.
[0053] En régime critique, la régulation reste en mode de régulation de tension mais, à la différence avec le régime de fonctionnement perturbée, la tension est régulée en faisant varier la puissance active. Ainsi, dans le cas où la tension mesurée est supérieure à la limite d'admissibilité maximale (Vmes>Vmax2), la puissance active fournie par le dispositif de production décentralisée d'énergie est diminuée, ce qui a pour effet de diminuer la tension au point de raccordement jusqu'à une valeur sensiblement égale à la limite d'admissibilité maximale Vmax2. De la même façon, dans le cas où la tension mesurée est inférieure à la limite d'admissibilité minimale (Vmes<Vmin2), la puissance active fournie par le dispositif de production décentralisée d'énergie est augmentée, ce qui a pour effet d'augmenter la tension jusqu'à une valeur sensiblement égale à la limite d'admissibilité minimale Vmin2. Dans ces deux cas, la puissance réactive absorbée ou produite est maintenue à la valeur limite Qmin ou Qmax, et il n'est pas indispensable de faire varier conjointement la puissance active P et la puissance réactive Q. Notons que ces valeurs limites de puissance réactive Q échangée entre le dispositif de production décentralisée d'énergie et le réseau varient en fonction de la puissance active produite par ledit dispositif. Les valeurs limites de puissance réactive changent selon la relation Q = ΛIS2 -P2 . Le domaine de fonctionnement en régime critique est représenté par la zone 53 de la figure 5.In critical conditions, the control remains in voltage regulation mode but, unlike the disturbed operating mode, the voltage is regulated by varying the active power. Thus, in the case where the measured voltage is greater than the maximum admissibility limit (Vmes> Vmax2), the active power supplied by the decentralized energy production device is decreased, which has the effect of reducing the voltage at the same time. connection point to a value substantially equal to the maximum admissibility limit Vmax2. In the same way, in the case where the measured voltage is lower than the minimum admissibility limit (Vmes <Vmin2), the active power supplied by the decentralized energy production device is increased, which has the effect of increasing the voltage to a value substantially equal to the minimum admissibility limit Vmin2. In both cases, the reactive power absorbed or produced is kept at the limit value Qmin or Qmax, and it is not necessary to vary the active power P and the reactive power Q. Let us note that these reactive power limit values Q exchanged between the decentralized power generation device and the network vary according to the active power produced by said device. The reactive power limit values change according to the relation Q = ΛIS 2 -P 2 . The operating range in critical mode is represented by the area 53 of FIG.
[0054] Ainsi, en agissant sur la puissance active ou sur la puissance réactive, la régulation selon l'invention, et en particulier le mode de régulation de tension de la régulation de l'invention, permet d'assurer un bon fonctionnement dans un grand nombre de situations.Thus, by acting on the active power or the reactive power, the regulation according to the invention, and in particular the voltage regulation mode of the regulation of the invention, ensures a smooth operation in a many situations.
[0055] Comme cela a été décrit précédemment, les moyens de régulation de l'invention comportent une régulation de tension et une régulation de puissance réactive. La régulation de tension comporte généralement une mesure de la tension Vmes et une action sur la puissance réactive, quand la tension mesurée est en dehors de la plage cible de tension, ou une action sur la puissance active, quand la tension mesurée est en dehors de la plage d'admissibilité. Un exemple de réalisation d'une partie de la régulation de tension, en l'occurrence la régulation de tension agissant sur la puissance réactive échangée, est représentée à la figure 7.As previously described, the regulation means of the invention comprise a voltage regulation and a reactive power regulation. The voltage regulation generally comprises a measurement of the Vmes voltage and an action on the reactive power, when the measured voltage is outside the voltage target range, or an action on the active power, when the measured voltage is outside the voltage range. the eligibility range. An exemplary embodiment of a portion of the voltage regulation, in this case the voltage regulation acting on the reactive power exchanged, is shown in FIG.
[0056] Dans l'exemple de réalisation représentée à la figure 7, deux boucles de régulation 71 et 72 permettent la détermination de la puissance réactive produite ou absorbée. Dans la boucle de régulation 71, l'écart Emax entre la tension mesurée Vmes et la limite cible maximale Vmaxl est déterminé à l'aide d'un comparateur 73. Cet écart Emax est ensuite traité dans un correcteur comportant un module de type proportionnel - intégral 74, en abrégé de type PI, et un amplificateur 75, afin de déterminer une consigne de puissance réactive absorbée par le dispositif de production décentralisée d'énergie. De la même façon, dans la boucle de régulation 72, l'écart Emin entre la tension mesurée Vmes et la limite cible minimale Vminl est déterminé à l'aide d'un comparateur 76. Cet écart Emin est ensuite traité dans un correcteur comportant un module de type proportionnel - intégralIn the embodiment shown in Figure 7, two control loops 71 and 72 allow the determination of the reactive power produced or absorbed. In the regulation loop 71, the difference Emax between the measured voltage Vmes and the maximum target limit Vmax1 is determined using a comparator 73. This difference Emax is then processed in a corrector comprising a proportional type module - Integral 74, abbreviated type PI, and an amplifier 75, for determining a reactive power setpoint absorbed by the decentralized energy production device. In the same way, in the regulation loop 72, the difference Emin between the measured voltage Vmes and the minimum target limit Vmin1 is determined using a comparator 76. This difference Emin is then processed in a corrector comprising a proportional type module - integral
77 et un amplificateur 78, afin de déterminer une consigne de puissance réactive produite par le dispositif de production décentralisée d'énergie. Les modules proportionnel - intégral77 and an amplifier 78, for determining a reactive power setpoint produced by the decentralized energy production device. The proportional - integral modules
74 et 77 des correcteurs sont combinées avec des saturations respectivement entre Qmin et zéro et entre zéro et Qmax..74 and 77 of the correctors are combined with saturations respectively between Qmin and zero and between zero and Qmax.
[0057] Comme cela est illustré à la figure 8, au moins un des correcteurs 81 peut comporter un superviseur par logique floue 82 permettant de déterminer le coefficient proportionnel Kp et le coefficient intégrateur Ki dudit correcteur. Dans le cas représenté, cette détermination est réalisée à partir de l'écart Emin ou Emax, et du taux de variation de cet écart déterminé dans un module dérivateur 83.As illustrated in Figure 8, at least one of the correctors 81 may include a fuzzy logic supervisor 82 for determining the proportional coefficient Kp and the integrator coefficient Ki of said corrector. In the case shown, this determination is made from the difference Emin or Emax, and the rate of variation of this difference determined in a differentiator module 83.
[0058] Notons que dans un cas particulier, non conforme à l'invention, où les quatre limites de la plage cible et de la plage d'admissibilité sont identiques (Vmaxl = Vminl = Vmax2 = Vmin2), le dispositif de production décentralisée d'énergie ainsi régulé fonctionne de façon à maintenir une tension constante. Dans le dispositif de régulation de l'invention, il peut être prévu de sélectionner ce type de fonctionnement par un paramétrage simple. Ce type de fonctionnement correspond à un mode d'îlotage, c'est à dire un mode dans lequel le dispositif de production d'énergie n'est pas raccordé au réseau de distribution.Note that in a particular case, not in accordance with the invention, where the four limits of the target range and the admissibility range are identical (Vmax1 = Vmin1 = Vmax2 = Vmin2), the decentralized production device of FIG. Thus regulated energy operates to maintain a constant voltage. In the regulating device of the invention, it can be provided to select this type of operation by simple parameterization. This type of operation corresponds to an islanding mode, ie a mode in which the power generation device is not connected to the distribution network.
[0059] Notons également que dans un autre cas particulier, non conforme à l'invention, où les limites minimales et les limites maxim'ales, de la plage cible et de la plage d'admissibilité, sont respectivement égales à une valeur maximale et une valeur minimale (Vminl = Vmin2 et Vmaxl = Vmax2), le dispositif de production décentralisée d'énergie ainsi régulé fonctionne de façon à assurer localement le maintien de la tension au point de raccordement et interagit faiblement avec le réseau de distribution pour maintenir la tension dans les nœuds adjacents du réseaux. Dans le dispositif de régulation de l'invention, il peut être également prévu de sélectionner ce type de fonctionnement par un paramétrage simple.Note also that in another particular case, not in accordance with the invention, where the minimum limits and the maximum limits, of the target range and the range of eligibility, are respectively equal to a maximum value and a minimum value (Vmin1 = Vmin2 and Vmax1 = Vmax2), the decentralized energy production device thus regulated operates so as to locally maintain the voltage at the connection point and interacts weakly with the distribution network to maintain the voltage in adjacent nodes of the network. In the regulating device of the invention, it may also be provided to select this type of operation by simple parameterization.
[0060] En dehors de ces deux cas particuliers et conformément à un aspect de l'invention, en tout point de raccordement d'un dispositif de production décentralisée d'énergie, la plage cible de tension est comprise dans la plage d'admissibilité de la tension, et on agit sur la puissance active P produite par le dispositif de production décentralisée d'énergie uniquement quand la tension mesurée Vmes est en dehors des limites d'admissibilité Vmin2 et Vmax2. Ainsi, dans le premier mode de réalisation de l'invention pour lequel la plage cible de tension est fixe, la limite cible maximale Vmaxl est strictement inférieure à limite d'admissibilité maximale Vmax2, et la limite cible minimale Vminl est strictement supérieure à limite d'admissibilité minimale Vmin2Outside of these two particular cases and according to one aspect of the invention, at any connection point of a decentralized energy production device, the voltage target range is within the range of eligibility of the invention. the voltage, and acts on the active power P produced by the decentralized energy production device only when the measured voltage Vmes is outside the limits of admissibility Vmin2 and Vmax2. Thus, in the first embodiment of the invention for which the voltage target range is fixed, the maximum target limit Vmax1 is strictly less than the maximum admissibility limit Vmax2, and the minimum target limit Vmin1 is strictly greater than the maximum limit. minimum eligibility Vmin2
[0061] Les limites cibles de tension peuvent être définies par tout moyen adapté. Typiquement, la limite cible minimale Vminl est choisie proche de la tension nominale au point de raccordement, et la limite cible maximale Vmaxl est choisie supérieure à approximativement 4 à 5 % de la valeur de cette limite cible minimale. Cette façon particulière de choisir les valeurs des limites cibles de tension est généralement adaptée à tout type de réseau. Le dispositif de production décentralisée d'énergie ainsi régulé participe au maintien d'un plan de tension du réseau afin de diminuer les pertes. Les limites cibles de tension peuvent être également définies par le gestionnaire du réseau de distribution, avec des valeurs différentes en fonction de la charge et de la localisation des dispositifs de production décentralisée d'énergie dans le réseau. Dans ce dernier cas, des moyens de communication peuvent être prévus entre les moyens de régulation et le gestionnaire.The target voltage limits can be defined by any suitable means. Typically, the minimum target limit Vmin1 is chosen close to the nominal voltage at connection point, and the maximum target limit Vmax1 is chosen greater than approximately 4 to 5% of the value of this minimum target limit. This particular way of choosing the values of the voltage target limits is generally adapted to any type of network. The decentralized energy production device thus regulated contributes to maintaining a mains voltage plan in order to reduce losses. The target voltage limits can also be defined by the distribution network manager, with different values depending on the load and the location of the distributed power generation devices in the network. In the latter case, communication means may be provided between the regulating means and the manager.
Simulation du premier mode de réalisation de l'invention.Simulation of the first embodiment of the invention
[0062] La régulation selon le premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel la plage cible de tension est fixe, a été comparée avec une régulation selon l'art antérieur. Cette comparaison a été menée par des tests réalisés, à l'aide de moyens de simulation, sur un réseau de distribution représenté à la figure 13. Ce réseau est représentatif d'un réseau rural réel comportant 14 nœuds, référencés de Nl à Nl 4, ces nœuds étant séparés par des lignes électriques dont la longueur est reportée en mètres. Une pluralité de dispositifs de production décentralisée d'énergie est connectée sur des nœuds du réseau de distribution, chaque dispositif étant référencé par les lettres GED suivies de la référence du nœud auquel il est connecté. Le réseau représenté à la figure 13 est doté d'un poste d'alimentation 20 kV / 400V, de puissance utile 160 kVA. Toutes les simulations ont été réalisées sur un même scénario conçu pour faire varier la tension en différents points du réseau, en agissant sur la charge et/ou sur la puissance fournie par les différents dispositifs de production décentralisée d'énergie.The regulation according to the first embodiment of the invention, wherein the voltage target range is fixed, has been compared with a regulation according to the prior art. This comparison was conducted by tests carried out, using simulation means, on a distribution network represented in FIG. 13. This network is representative of a real rural network comprising 14 nodes, referenced from N1 to N1. these nodes being separated by electric lines whose length is reported in meters. A plurality of distributed power generation devices are connected to nodes of the distribution network, each device being referenced by the letters GED followed by the reference of the node to which it is connected. The network shown in Figure 13 is equipped with a 20 kV / 400V power station, with a power output of 160 kVA. All the simulations were carried out on the same scenario designed to vary the voltage at different points of the network, by acting on the load and / or on the power provided by the different decentralized energy production devices.
[0063] Dans une première simulation, les dispositifs de production décentralisée d'énergie sont équipés de moyens de régulation mixte, c'est à dire associant une régulation de tension et une régulation de puissance réactive, conforme à l'art antérieur précédemment décrit. Ainsi, dans cette première simulation, les actions sur la puissance réactive ou sur la puissance active sont accomplies quand la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie est en dehors d'une seule et unique plage cible de tension. Dans cette première simulation, les limites cibles de tension sont définies, par rapport à une valeur nominale de tension notée lpu, par une limite cible minimale Vminl égale à 0,9 * lpu et une limite maximale Vmaxl égale à 1,06 * lpu.In a first simulation, the decentralized energy production devices are equipped with mixed regulation means, ie associating a voltage regulation and a reactive power regulation, in accordance with the prior art previously described. Thus, in this first simulation, the actions on the reactive power or on the active power are performed when the voltage at the connection point of the decentralized energy production device is outside a single and unique target range of voltage. In this first simulation, the target voltage limits are defined, with respect to a rated voltage value noted lpu, a minimum target limit Vmin1 equal to 0.9 * lpu and a maximum limit Vmaxl equal to 1.06 * lpu.
[0064] La colonne « lere simulation » du tableau de la figure 14 présente, à un temps donné, les valeurs relatives, par rapport à la tension nominale, de la tension en différents nœuds du réseau de distribution auxquels sont connectés des dispositifs de production décentralisée d'énergie. La tension mesurée sur les nœuds 5, 10 et 11 du réseau est en dehors des limites cibles précédemment définies. On observe donc que la régulation mixte selon l'art antérieur ne permet pas le maintien de la tension en tout point du réseau dans la plage de tension cible.The " 1st simulation" column of the table of FIG. 14 shows, at a given time, the relative values, with respect to the nominal voltage, of the voltage at different nodes of the distribution network to which decentralized production of energy. The voltage measured on the nodes 5, 10 and 11 of the network is outside the previously defined target limits. It is thus observed that the mixed regulation according to the prior art does not allow the maintenance of the voltage at any point of the network in the target voltage range.
[0065] Dans une deuxième simulation, les dispositifs de production décentralisée d'énergie sont équipés de moyens de régulation conformes au premier mode de réalisation de l'invention, c'est à dire opérant par rapports à deux plages de tension distinctes. Dans cette deuxième simulation, les actions sur la puissance réactive sont accomplies quand la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie est en dehors d'une première plage cible de tension et les actions sur la puissance active sont accomplies quand cette même tension est en dehors d'une deuxième plage d'admissibilité de tension englobant la première. Dans le cas de cette deuxième simulation, les limites d'admissibilité de tension Vmin2 et Vmax2 ont été choisies identiques à celles de la plage cible de tension de la première simulation. Les limites cibles minimale Vminl et maximale Vmaxl ont été, quant à elles, choisies respectivement égales à 0,95 * lpu et 1,03 * lpu.In a second simulation, the decentralized energy production devices are equipped with regulation means according to the first embodiment of the invention, ie operating in relation to two distinct voltage ranges. In this second simulation, the reactive power actions are performed when the voltage at the connection point of the distributed power generation device is outside a first target voltage range and the actions on the active power are performed when this same voltage is outside a second voltage eligibility range encompassing the first. In the case of this second simulation, the voltage eligibility limits Vmin2 and Vmax2 were chosen identical to those of the target voltage range of the first simulation. The minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 were, for their part, chosen respectively equal to 0.95 * lpu and 1.03 * lpu.
[0066] La colonne « 2eme simulation » du tableau de la figure 14 montre que la tension sur l'ensemble des points du réseau de distribution est confinée à l'intérieur de.s limites d'admissibilité de tension. La mise en œuvre de la régulation selon ce premier mode de réalisation de l'invention permet donc, par rapport à la régulation selon l'art antérieur, de limiter les variations de tension en tout point de raccordement du réseau de distribution. Ainsi, un effet de synergie entre les différents dispositifs dotés des moyens de régulation selon ce premier mode de réalisation est obtenu, ce qui permet de maintenir le plan de tension global du réseau. [0067] La figure 15 représente les variations de la tension 151, 152, 153 en fonction du temps au point de raccordement correspondant au nœud 11 le plus critique du réseau. Ces variations sont provoquées par le scénario de simulation. Dans la première simulation, la tension au nœud 11, représentée par la courbe 151, est en dehors des limites d'admissibilité entre 10 et 20 secondes (Vmes <Vmin2) et entre 80 et 90 secondes (Vmes>Vmax2). Dans la deuxième simulation, cette tension, représentée par la courbe 152, est ramenée à l'intérieur de la plage d'admissibilité.[0066] The column "2 nd simulation" in the table of Figure 14 shows that the voltage on the set of points of the distribution network is confined inside. s voltage eligibility limits. The implementation of the regulation according to this first embodiment of the invention thus makes it possible, with respect to the regulation according to the prior art, to limit the voltage variations at any point of connection of the distribution network. Thus, a synergistic effect between the different devices provided with the regulation means according to this first embodiment is obtained, which makes it possible to maintain the overall voltage plan of the network. FIG. 15 represents the variations of the voltage 151, 152, 153 as a function of time at the connection point corresponding to the most critical node 11 of the network. These variations are caused by the simulation scenario. In the first simulation, the voltage at node 11, represented by curve 151, is outside the limits of admissibility between 10 and 20 seconds (Vmes <Vmin2) and between 80 and 90 seconds (Vmes> Vmax2). In the second simulation, this voltage, represented by the curve 152, is brought back within the range of eligibility.
[0068] Comme cela est représenté à la figure 16, on observe que, la tension a été ramenée dans les limites d'admissibilité de tension en faisant varier la puissance réactive produite, entre 1 et 20 secondes, ou la puissance réactive absorbée, entre 80 et 90 seconde, jusqu'à respectivement une valeur maximum Qmax ou une valeur minimum Qmin de la puissance réactive. Ces variations de puissance réactive sont représentées à la figure 16, en fonction du temps, par les courbes 161 et 162 correspondant respectivement à la première et à la deuxième simulations. On observe également que le temps de saturation de la puissance réactive échangée aux valeurs maximum Qmax ou minimum Qmin est plus longue dans la deuxième simulation par rapport à la première simulation. Ainsi, la régulation selon le premier mode de réalisation de l'invention agit sur la puissance active pendant une durée plus importante, ce qui permet de maintenir le plan de tension du réseau dans la plage d'admissibilité. Notons que ce maintien du plan tension ce fait au prix d'une saturation de la puissance réactive échangée plus longue, pour ce qui concerne le dispositif raccordé au nœud 11 du réseau.As shown in FIG. 16, it is observed that the voltage has been reduced within the voltage eligibility limits by varying the reactive power produced, between 1 and 20 seconds, or the reactive power absorbed, between 80 and 90 seconds, up to a maximum value Qmax or a minimum value Qmin of the reactive power respectively. These reactive power variations are represented in FIG. 16, as a function of time, by the curves 161 and 162 respectively corresponding to the first and second simulations. It is also observed that the saturation time of the reactive power exchanged at the maximum values Qmax or minimum Qmin is longer in the second simulation compared to the first simulation. Thus, the regulation according to the first embodiment of the invention acts on the active power for a longer period, which makes it possible to maintain the voltage plane of the network in the admissibility range. Note that this maintenance of the voltage plan is at the cost of a saturation of the reactive power exchanged longer, for the device connected to the node 11 of the network.
Deuxième mode de réalisation : plage cible de tension variableSecond Embodiment: Variable Voltage Target Range
[0069] Selon un deuxième mode de réalisation de la régulation de l'invention, les limites cibles de tension Vminl et Vmaxl sont variables et déterminées régulièrement de manière automatique et adaptative, en fonction de la tension mesurée Vmes et/ou de la puissance réactive Q échangée. Dans ce deuxième mode de réalisation, la valeur de la limite cible minimale Vminl est supérieure ou égale à la limite d'admissibilité minimale Vmin2, et la valeur de la limite cible maximale Vmaxl est inférieure ou égale à la limite d'admissibilité maximale Vmax2. [0070] Les limites cibles de tension Vminl et Vmaxl sont déterminées en tenant compte de la capacité du dispositif de production décentralisée d'énergie à produire ou absorber de la puissance réactive. Cela permet d'éviter la saturation trop rapide de la puissance réactive échangée par les dispositifs de production décentralisée d'énergie, en répartissant la capacité de réglage de la tension de manière intelligente entre les différents dispositifs de production décentralisée d'énergie. De plus, grâce à cette détermination adaptative des consignes que constituent les limites cibles de tension Vminl et Vmaxl, il est possible d'exploiter, de manière optimale, la contribution de chaque dispositif de production décentralisée d'énergie doté d'une telle régulation au réglage des autres dispositifs dotés de cette même régulation et raccordés sur le même réseau de distribution.According to a second embodiment of the regulation of the invention, the target voltage limits Vmin1 and Vmax1 are variable and determined regularly automatically and adaptively, depending on the measured voltage Vmes and / or the reactive power. Q exchanged. In this second embodiment, the value of the minimum target limit Vmin1 is greater than or equal to the minimum admissibility limit Vmin2, and the value of the maximum target limit Vmax1 is less than or equal to the maximum admissibility limit Vmax2. The target voltage limits Vmin1 and Vmaxl are determined taking into account the capacity of the decentralized energy production device to produce or absorb reactive power. This makes it possible to avoid the saturation of the reactive power exchanged by the decentralized energy production devices to be saturated too quickly, by distributing the capacity for adjusting the voltage intelligently between the different decentralized energy production devices. Moreover, thanks to this adaptive determination of the setpoints that constitute the target voltage limits Vmin1 and Vmax1, it is possible to make optimal use of the contribution of each decentralized energy production device endowed with such a regulation. adjustment of other devices with the same regulation and connected to the same distribution network.
[0071] La détermination des valeurs des limites cibles est généralement réalisée, de manière itérative, conformément à un certain nombre de règles. A titre d'exemple, ces règles peuvent être édictées comme suit :The determination of the values of the target limits is generally performed, iteratively, in accordance with a certain number of rules. For example, these rules can be enacted as follows:
- la valeur de la limite cible maximale Vmaxl est augmentée ou maintenue constante quand la tension mesurée Vmes augmente et/ou quand la puissance réactive Q absorbée augmente,the value of the maximum target limit Vmax1 is increased or kept constant when the measured voltage Vmes increases and / or when the reactive power Q absorbed increases,
la valeur de la limite cible maximale Vmaxl est diminuée ou maintenue constante quand la tension mesurée Vmes diminue et/ou quand la puissance réactive Q absorbée diminue,the value of the maximum target limit Vmax1 is decreased or kept constant when the measured voltage Vmes decreases and / or when the reactive power Q absorbed decreases,
- la valeur de la limite cible minimale Vminl est diminuée ou maintenue constante quand la tension mesurée Vmes diminue et/ou quand la puissance réactive Q produite augmente, outhe value of the minimum target limit Vmin1 is decreased or kept constant when the measured voltage Vmes decreases and / or when the reactive power Q produced increases, or
la valeur de la limite cible minimale Vminl est augmentée ou maintenue constante quand la tension mesurée Vmes augmente et/ou quand la puissance réactive Q produite diminue.the value of the minimum target limit Vmin1 is increased or kept constant when the measured voltage Vmes increases and / or when the reactive power Q produced decreases.
[0072] La détermination ou le calcul des limites cibles peut être réalisée de sorte que les variations de ces limites soient réalisées en un ou plusieurs paliers. Il peut également exister des domaines dans lesquels les valeurs des limites cibles ne varient pas, par exemple lorsque la tension mesurée Vmes et la puissance réactive Q sont réparties dans une zone, d'un plan de tension et de puissance réactive, s'étendant le long d'un axe passant par un premier point correspondant à la limite d'admissibilité minimale Vmin2 et à la limite de puissance réactive absorbée Qmin, et un second point correspondant à la limite d'admissibilité maximale Vmax2 et à la limite de puissance réactive produite Qmax.The determination or the calculation of the target limits can be carried out so that the variations of these limits are made in one or more steps. There may also be areas in which the values of the target limits do not vary, for example when the measured voltage Vmes and the reactive power Q are distributed in an area, of a voltage and reactive power plane, extending along an axis passing through a first point corresponding to the minimum admissibility limit Vmin2 and the absorbed reactive power limit Qmin, and a second point corresponding to the maximum eligibility limit Vmax2 and the reactive power limit Qmax.
[0073] Comme cela est représenté à la figure 9, les valeurs des limites cibles minimale Vminl et maximale Vmaxl sont déterminées par l'intermédiaire d'un traitement par logique floue. Par rapport à la figure 4, les moyens de régulation 91 ne comportent plus d'entrée des valeurs limites minimale Vminl et maximale Vmaxl de la plage cible de tension. Notons que ces limites cibles pourraient être rentrées manuellement, par exemple pour réaliser une initialisation. Les moyens de commande 92 sont à peu près similaires aux moyens de régulation 24 représentés à la figure 4. Les moyens de régulation 91 comportent, en outre, un module de détermination 93 de la puissance réactive, à partir des tensions mesurées Vmes et des courants mesurés Imes, ainsi qu'un module de traitement par logique floue 94 permettant de déterminer les valeurs des limites cibles minimale Vminl et maximale Vmaxl, à partir de la puissance réactive Q échangée et de la tension mesurée Vmes.As shown in FIG. 9, the values of the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are determined by means of fuzzy logic processing. With respect to FIG. 4, the regulation means 91 no longer have an entry of the minimum limit values Vmin1 and maximum value Vmax1 of the target voltage range. Note that these target limits could be entered manually, for example to perform an initialization. The control means 92 are approximately similar to the regulation means 24 shown in FIG. 4. The regulation means 91 furthermore comprise a determination module 93 for the reactive power, based on the measured voltages Vmes and on the currents. measured Imes, and a fuzzy logic processing module 94 for determining the values of the minimum target Vminl and maximum Vmaxl limits, from the reactive power Q exchanged and the measured voltage Vmes.
[0074] Comme cela est représenté à la figure 10, de manière plus détaillée, les valeurs des limites cibles minimale Vminl et maximale Vmaxl sont déterminées en multipliant l'écart entre les limites d'admissibilités, respectivement minimale Vmin2 et maximale Vmax2, et une valeur nominale de la tension par un coefficient K déterminé par le processus de logique floue, les variables d'entrée dudit processus étant la tension mesurée Vmes et la puissance réactive Q échangée. Les valeurs des limites cibles peuvent donc être déterminées comme suit : Vmin X = K * (l - Vmin 2) + lpuAs shown in FIG. 10, in more detail, the values of the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are determined by multiplying the difference between the limits of eligibility, respectively minimum Vmin2 and maximum Vmax2, and a minimum nominal value of the voltage by a coefficient K determined by the fuzzy logic process, the input variables of said process being the measured voltage Vmes and the reactive power Q exchanged. The values of the target limits can therefore be determined as follows: V min X = K * (l - V min 2 ) + lpu
[0075] Le module de traitement par logique floue 94 de la figure 10 comporte :The fuzzy logic processing module 94 of FIG. 10 comprises:
- un module de détermination 101 de valeurs normalisées Vn et Qn de la tension mesurée Vmes et de la puissance réactive Q échangée, - un module de détermination 102 d'un coefficient K à partir desdites valeurs normalisées,a module 101 for determining normalized values Vn and Qn of the measured voltage Vmes and the reactive power Q exchanged, a module for determining a coefficient K from said normalized values,
- un module de détermination 103 des écarts entre les limites d'admissibilités minimale Vmin2 et maximale Vmax2, et une valeur nominale de la tension lpu, eta module for determining the deviations between the minimum admissibility limits Vmin2 and maximum Vmax2, and a nominal value of the voltage lpu, and
- un module de détermination 104 des écarts entre les limites cibles minimale Vminl et maximale Vmaxl, en multipliant les écarts entre les limites d'admissibilités, respectivement minimale Vmin2 et maximale Vmax2, et la valeur nominale lpu de la tension par le coefficient K déterminé par le processus de logique floue.a module for determining the differences between the minimum target limits Vmin1 and the maximum value Vmax1, by multiplying the differences between the limits of eligibility, respectively minimum Vmin2 and maximum Vmax2, and the nominal value lpu of the voltage by the coefficient K determined by the fuzzy logic process.
[0076] Comme cela est représenté à la figure 11 , la méthode de régulation comporte une première étape 31 de mesure de la tension Vmes et du courant lmes au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie au réseau. La puissance réactive est ensuite déterminée lors d'une étape 32.As shown in FIG. 11, the regulation method comprises a first step 31 for measuring the voltage Vmes and the current lmes at the point of connection of the decentralized energy production device to the network. The reactive power is then determined during a step 32.
[0077] Afin de déterminer les valeurs des limites cibles minimale Vminl et maximale Vmaxl, la méthode de régulation selon un exemple de ce deuxième mode de réalisation comprend une étape 111 de normalisation des variables d'entrées que constituent la tension mesurée Vmes et la puissance réactive échangée Q. Lors de cette étape de normalisation, une tension normalisée Vn est déterminée en fonction de la tension mesurée et des limites d'admissibilités de la tension Vmin2 et Vmax2. De la même façon, une puissance réactive normalisée Qn est déterminée en fonction la puissance réactive Q échangée et des limites de puissance réactive absorbée Qmin et de puissance réactive produite Qmax.In order to determine the values of the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1, the control method according to an example of this second embodiment comprises a step 111 of normalizing the input variables that constitute the measured voltage Vmes and the power In this normalizing step, a normalized voltage Vn is determined as a function of the measured voltage and the voltage permeability limits Vmin2 and Vmax2. In the same way, a normalized reactive power Qn is determined as a function of the reactive power Q exchanged and absorbed reactive power limits Qmin and reactive power output Qmax.
[0078] Une fois cette étape préalable de normalisation accomplie, les valeurs des limites cibles minimale Vminl et maximale Vmaxl sont déterminées à partir du coefficient K déterminé par un traitement par logique floue comportant une étape 112 de détermination des fonctions d'appartenance, une étape 113 d'inférence et une étape 114 de détermination de la sortie du superviseur. Lors de l'étape 112 de détermination des fonctions d'appartenance, des fonctions d'appartenance sont crées afin de transformer les variables d'entrées que constituent la tension mesurée et la puissance réactive échangée en variables linguistiques correspondant à chaque fonction d'appartenance. Pour chaque valeur des variables d'entrées, il est ainsi possible de définir un degrés d'appartenance à une ou plusieurs fonctions d'appartenance. Chaque fonction d'appartenance peut avoir, par exemple, la forme d'une cloche ou d'un triangle. Les fonctions ayant une forme de cloche sont préférées. Lors de l'étape 113 d'inférence, un rapport logique entre les variables d'entrées et au moins une sortie d'un superviseur est défini à l'aide d'une table d'inférence. Ainsi pour chaque couple de valeurs des deux variables d'entrées sont déterminées des lois floues de sortie. Lors de l'étape 114 de détermination de la sortie du superviseur, la valeur de sortie du superviseur, c'est à dire le coefficient K, est déterminée en fonction des valeurs des variables d'entrées. La représentation graphique de la figure 12 illustre la variation du coefficient K en fonction des variables d'entrées que constituent la tension mesurée et la puissance réactive échangée. Lors de l'étape 115, les valeurs des limites cibles minimale Vminl et maximale Vmaxl sont déterminées en fonction du coefficient K comme cela a été décrit précédemment.Once this preliminary normalization step has been completed, the values of the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are determined from the coefficient K determined by fuzzy logic processing comprising a step 112 for determining the membership functions, a step 113 of inference and a step 114 of determining the output of the supervisor. During the step 112 of determining the membership functions, membership functions are created in order to transform the input variables that constitute the measured voltage and the reactive power exchanged into linguistic variables corresponding to each membership function. For each value of the input variables, it is thus possible to define a degree of membership in one or several membership functions. Each membership function can have, for example, the shape of a bell or a triangle. Functions having a bell shape are preferred. In the inference step 113, a logical relationship between the input variables and at least one output of a supervisor is defined using an inference table. Thus for each pair of values of the two input variables are determined fuzzy output laws. In step 114 of determining the output of the supervisor, the output value of the supervisor, ie the coefficient K, is determined according to the values of the input variables. The graphical representation of FIG. 12 illustrates the variation of the coefficient K as a function of the input variables constituted by the measured voltage and the reactive power exchanged. In step 115, the values of the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are determined according to the coefficient K as previously described.
[0079] La tension mesurée Vmes est ensuite comparée aux limites Vminl et Vmaxl de la plage de tension cible par des étapes de comparaison 33 et 34. Tant que la tension mesurée est à l'intérieur de la plage cible, la régulation de puissance réactive est mise en œuvre, lors d'une étape 35, pour maintenir la puissance réactive produite ou absorbée sensiblement constante. Lorsque la tension est en dehors de la plage cible, la régulation de tension est mise en œuvre dans les mêmes conditions que dans le premier mode de réalisation de l'invention. Pour simplifier, la régulation de tension est représentée par des étapes 116 et 117, suivant si le dispositif de production décentralisée d'énergie absorbe ou produit de la puissance réactive.The measured voltage Vmes is then compared with the limits Vmin1 and Vmax1 of the target voltage range by comparison steps 33 and 34. As long as the measured voltage is within the target range, the reactive power regulation is implemented, in a step 35, to maintain the reactive power produced or absorbed substantially constant. When the voltage is outside the target range, the voltage regulation is implemented under the same conditions as in the first embodiment of the invention. For simplicity, the voltage regulation is represented by steps 116 and 117, depending on whether the distributed power generation device absorbs or produces reactive power.
Simulation du deuxième mode de réalisation de l'invention.Simulation of the second embodiment of the invention.
[0080] Dans une troisième simulation, les dispositifs de production décentralisée d'énergie sont équipés de moyens de régulation mixte conformes au deuxième mode de réalisation de l'invention, c'est à dire opérant par rapport à une plage cible de tension variable. Ainsi, dans cette troisième simulation, les limites cibles minimale Vminl et maximale Vmaxl sont déterminées régulièrement, par exemple calculées de manière itérative, par le processus itératif de logique floue décrit précédemment.In a third simulation, the decentralized energy production devices are equipped with mixed regulation means according to the second embodiment of the invention, ie operating with respect to a variable voltage target range. Thus, in this third simulation, the minimum target limits Vmin1 and maximum Vmax1 are regularly determined, for example calculated iteratively, by the fuzzy logic iterative process described above.
[0081] La colonne « 3eme simulation » du tableau de la figure 14 montre que la tension sur l'ensemble des points du réseau de distribution est, comme lors de la deuxième simulation, confinée à l'intérieur des limites d'admissibilités de tension. La mise en œuvre de la régulation selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention permet donc également de limiter les variations de tension en tout point de raccordement du réseau de distribution et de créer un effet de synergie entre les différents dispositifs dotés des moyens de régulation selon ce deuxième mode de réalisation. Les variations de la tension en fonction du temps au point de raccordement correspondant au nœud 11 du réseau, représentées à la figure 15 par la courbe 153, montre que la tension a bien été ramenée à l'intérieur de la plage d'admissibilité.The "3 rd simulation" column of the table of FIG. 14 shows that the voltage on all the points of the distribution network is, as during the second simulation, confined within the voltage eligibility limits. The implementation of the regulation according to this second embodiment of the invention thus also makes it possible to limit the voltage variations at any point of connection of the distribution network and to create a synergistic effect between the various devices provided with the means of connection. regulation according to this second embodiment. Variations of the voltage as a function of time at the point of connection corresponding to node 11 of the network, represented in FIG. 15 by curve 153, shows that the voltage has indeed been reduced within the range of eligibility.
[0082] Comme cela est représenté par la courbe 163 à la figure 16, on observe que la tension a été ramenée dans les limites d'admissibilités de tension en faisant varier la puissance réactive produite, entre 1 et 20 secondes, ou la puissance réactive absorbée, entre 80 et 90 secondes. Cependant, contrairement à la deuxième simulation, les variations de la puissance réactive Q ont été réalisées sans atteindre les limites maximum Qmax ou minimum Qmin de la puissance réactive échangée. Ainsi, lors de ces deux épisodes, la régulation opère en mode de régulation de tension sans agir sur la puissance active. La régulation selon le deuxième mode de réalisation permet ainsi, non seulement de maintenir le plan de tension global du réseau, mais également de maintenir la puissance active disponible en chaque point du réseau.As shown by the curve 163 in FIG. 16, it is observed that the voltage has been reduced within the limits of voltage eligibility by varying the reactive power produced, between 1 and 20 seconds, or the reactive power. absorbed, between 80 and 90 seconds. However, unlike the second simulation, the variations of the reactive power Q were performed without reaching the maximum limits Qmax or minimum Qmin of the reactive power exchanged. Thus, during these two episodes, the regulation operates in voltage regulation mode without affecting the active power. The regulation according to the second embodiment thus makes it possible, not only to maintain the overall voltage plan of the network, but also to maintain the active power available at each point of the network.
[0083] Comme cela est représenté à la figure 17, pendant ces deux épisodes dans lesquels on observe une variation importante de la puissance réactive échangée, les limites d'admissibilités Vminl et Vmaxl, représentées respectivement par des courbes en fonction du temps référencées numériquement 171 et 172, ont été respectivement augmentée et réduite à des valeurs tendant vers les limites d'admissibilités du réseau.As shown in FIG. 17, during these two episodes in which there is a significant variation in the reactive power exchanged, the limits of admissibility Vmin1 and Vmax1, respectively represented by time-related curves referenced numerically 171 and 172, were respectively increased and reduced to values tending towards the network's admissibility limits.
[0084] De façon générale, les régulations selon l'invention peuvent être réalisées par n'importe quel moyen connu de l'homme du métier, par exemple grâce à un contrôleur analogique ou numérique, en utilisant éventuellement la technique de logique floue.In general, the regulations according to the invention can be implemented by any means known to those skilled in the art, for example by means of an analog or digital controller, possibly using the fuzzy logic technique.
[0085] De façon optionnelle, il est possible de prévoir un mode de secours dans lequel le dispositif de régulation selon l'invention bascule du mode de régulation de puissance réactive en mode de régulation de tension, dans un sens ou dans l'autre. [0086] Le dispositif de régulation selon l'invention permet de maintenir la tension au point de raccordement dans les limites désirées et d'améliorer la qualité de la tension fournie par le dispositif de production décentralisée d'énergie pour les différents régimes de fonctionnement. Il permet également d'améliorer les performances des dispositifs de production décentralisée d'énergie et de diminuer les variations de tension en régime permanent ou en régime transitoire lent.Optionally, it is possible to provide a backup mode in which the control device according to the invention switches from the reactive power control mode in voltage regulation mode, in one direction or the other. The regulating device according to the invention makes it possible to maintain the voltage at the connection point within the desired limits and to improve the quality of the voltage supplied by the decentralized energy production device for the different operating modes. It also makes it possible to improve the performance of decentralized energy production devices and to reduce voltage variations in steady state or slow transient conditions.
[0087] La méthode de régulation de l'invention permet d'améliorer les performances et d'augmenter la capacité de pénétration du dispositif de production décentralisé d'énergie sur le réseau de distribution.The regulation method of the invention improves the performance and increase the penetration capacity of the decentralized energy production device on the distribution network.
[0088] La méthode de régulation de l'invention peut être mise en œuvre sans utiliser de moyens de communication entre les dispositifs de production décentralisée d'énergie et un gestionnaire du réseau. Ainsi, le coût de raccordement d'un dispositif de production décentralisée d'énergie est réduit, et le plan de contrôle et de gestion du réseau de distribution est simplifié.The regulation method of the invention can be implemented without using communication means between the decentralized energy production devices and a network manager. Thus, the connection cost of a decentralized energy production device is reduced, and the control and management plan of the distribution network is simplified.
[0089] La méthode de régulation de l'invention autorise un fonctionnement automatique et permettant de s'affranchir complètement de toute optimisation préalable. Ainsi, la régulation peut s'adapter aux variations de charge et à la mise en œuvre d'autres dispositifs de production décentralisée d'énergie, en différents points du réseau de distribution.The regulation method of the invention allows automatic operation and to completely overcome any prior optimization. Thus, the regulation can adapt to load variations and to the implementation of other decentralized energy production devices, at different points of the distribution network.
[0090] Le dispositif de régulation selon l'invention peut être paramétré pour fonctionner en mode connecté au réseau, et éventuellement en mode îlotage. Il est particulièrement adapté aux dispositifs de production décentralisée d'énergie de type machine tournante pourvue d'un dispositif d'excitation, ou pour les dispositifs de production décentralisée d'énergie raccordés au réseau via un convertisseur DC/ AC, AC/ AC ou AC/DC/AC, par exemple des dispositifs de type éolien, photovoltaïques, microturbine ou pile à combustible.The regulation device according to the invention can be set to operate in network connected mode, and possibly in islanding mode. It is particularly suitable for decentralized energy production devices of rotating machine type equipped with an excitation device, or for decentralized energy production devices connected to the network via a DC / AC, AC / AC or AC converter / DC / AC, for example devices of the wind, photovoltaic, microturbine or fuel cell type.
[0091] La méthode de régulation selon l'invention est adaptée à différentes gammes de puissance de dispositif de production décentralisée d'énergie, et en particulier à ceux raccordés au réseau basse et moyenne tension. The regulation method according to the invention is adapted to different power ranges of decentralized energy production device, and in particular to those connected to the low and medium voltage network.

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode de régulation pour un dispositif de production décentralisée d'énergie raccordé à un réseau de distribution comprenant :A control method for a distributed power generation device connected to a distribution network comprising:
- une mesure de tension (Vmes) et de courant (Imes) en un point de raccordement au réseau du dispositif de production décentralisée d'énergie,a measurement of voltage (Vmes) and of current (Imes) at a point of connection to the network of the decentralized energy production device,
— une régulation de puissance échangée par le dispositif de production décentralisée d'énergie, quand la tension mesurée (Vmes) est comprise dans une plage cible entre une limite cible minimale (Vminl) et une limite cible maximale (Vmaxl), ladite plage cible étant comprise dans une plage d'admissibilité de la tension du réseau, et - une régulation de la tension au point de raccordement du dispositif de productionA power regulation exchanged by the decentralized energy production device, when the measured voltage (Vmes) is within a target range between a minimum target limit (Vmin1) and a maximum target limit (Vmax1), said target range being within a permissible range of the mains voltage, and - a regulation of the voltage at the connection point of the production device
. décentralisée d'énergie dans laquelle on agit sur le dispositif de production décentralisée d'énergie de façon à : 1) absorber de la puissance réactive (Q) quand la tension mesurée (Vmes) est supérieure à la limite cible maximale (Vmaxl), 2) produire de la puissance réactive (Q) quand la tension mesurée (Vmes) est inférieure à la limite cible minimale (Vminl),. decentralized energy supply in which the decentralized energy production device is operated so as to: 1) absorb reactive power (Q) when the measured voltage (Vmes) is greater than the maximum target limit (Vmaxl), 2 ) produce reactive power (Q) when the measured voltage (Vmes) is less than the minimum target limit (Vminl),
3) réduire la puissance active (P) produite quand la puissance réactive absorbée par le dispositif de production décentralisée d'anergie a atteint une limite de puissance réactive absorbée (Qmin), et 4) augmenter la puissance active (P) produite quand la puissance réactive produite par le dispositif de production décentralisée d'énergie a atteint une limite de puissance réactive produite (Qmax), caractérisée en ce que la régulation de la tension par réduction de la puissance active (P) produite est réalisée quand la tension mesurée (Vmes) est supérieure à une limite d'admissibilité maximale (Vmax2), et en ce que la régulation de la tension par augmentation de la puissance active produite est réalisée quand la tension mesurée (Vmes) est inférieure à une limite d'admissibilité minimale (Vmin2).3) reducing the active power (P) produced when the reactive power absorbed by the distributed anenergy generating device has reached an absorbed reactive power limit (Qmin), and 4) increasing the active power (P) produced when the power generated by the distributed power generation device has reached a reactive power output limit (Qmax), characterized in that the regulation of the voltage by reduction of the active power (P) produced is performed when the measured voltage (Vmes ) is greater than a maximum eligibility limit (Vmax2), and that the voltage regulation by increasing the active power produced is performed when the measured voltage (Vmes) is below a minimum eligibility limit (Vmin2 ).
2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les limites cibles minimale (Vminl) et maximale (Vmaxl) sont fixes. 2. Method according to claim 1, characterized in that the minimum (Vminl) and maximum (Vmaxl) target limits are fixed.
3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la régulation de la tension comporte une boucle de régulation de tension par absorption ou production de puissance réactive comprenant la détermination d'un écart de tension (E) entre la tension mesurée (Vmes) et une consigne de tension (Vcons) et la variation de la puissance réactive (Q) absorbée ou produite par un processus de logique floue, les variables d'entrée dudit processus étant ledit écart de tension (E) et la fonction dérivée dudit écart par rapport au temps (dE/dt).3. Method according to claim 2, characterized in that the regulation of the voltage comprises a voltage regulation loop by absorption or reactive power production comprising the determination of a voltage difference (E) between the measured voltage (Vmes) and a voltage setpoint (Vcons) and the variation of the reactive power (Q) absorbed or produced by a fuzzy logic process, the input variables of said process being said voltage difference (E) and the function derived from said difference by relation to time (dE / dt).
4. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la régulation de la tension comporte une boucle de régulation de tension par absorption de puissance réactive comprenant la détermination d'un écart (Emax) entre la tension mesurée (Vmes) et la limite cible maximale (Vmaxl), et la variation de la puissance réactive (Q) produite par une correction proportionnelle intégrale (PI) dudit écart (Emax) avec une saturation de la puissance réactive entre la limite de puissance réactive absorbée (Qmin) et zéro.4. Method according to claim 2, characterized in that the regulation of the voltage comprises a reactive power absorption voltage regulation loop comprising the determination of a difference (Emax) between the measured voltage (Vmes) and the target limit. maximum (Vmaxl), and the variation of the reactive power (Q) produced by an integral proportional correction (PI) of said difference (Emax) with a saturation of the reactive power between the reactive power absorbed limit (Qmin) and zero.
5. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la régulation de la tension comporte une boucle de régulation de tension par production de puissance réactive comprenant la détermination d'un écart (Emin) entre la tension mesurée (Vmes) et la limite cible minimale (Vminl), et la variation de la puissance réactive (Q) absorbée par une correction proportionnelle intégrale (PI) dudit écart (Emin) avec une saturation de la puissance réactive entre zéro et la limite de puissance réactive produite (Qmax) .5. Method according to claim 2, characterized in that the regulation of the voltage comprises a voltage regulation loop by reactive power production comprising determining a difference (Emin) between the measured voltage (Vmes) and the target limit. minimum (Vminl), and the variation of the reactive power (Q) absorbed by an integral proportional correction (PI) of said difference (Emin) with a saturation of the reactive power between zero and the reactive power output limit (Qmax).
6. Méthode selon l'une des revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comporte la détermination de paramètres (Ki et Kp) de la correction proportionnelle intégrale par un processus de logique floue, les variables d'entrée dudit processus étant l'écart (Emax) entre la tension mesurée (Vmes) et la limite cible maximale (Vmaxl) et/ou l'écart (Emin) entre la tension mesurée (Vmes) et la limite cible minimale (Vminl), et la dérivé desdits écarts (Emax ou Emin) par rapport au temps (dE/dt).6. Method according to one of claims 4 or 5, characterized in that it comprises the determination of parameters (Ki and Kp) of the integral proportional correction by a fuzzy logic process, the input variables of said process being difference (Emax) between the measured voltage (Vmes) and the maximum target limit (Vmaxl) and / or the difference (Emin) between the measured voltage (Vmes) and the minimum target limit (Vminl), and the derivative of said deviations (Emax or Emin) with respect to time (dE / dt).
7. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte la détermination, de manière automatique et adaptative, des valeurs des limites cibles minimale (Vminl) et maximale (Vmaxl) de ladite plage cible, en fonction de la tension mesurée (Vmes) et/ou de la puissance réactive (Q), la valeur de la limite cible maximale (Vmaxl) étant maintenue inférieure ou égale à la limite d'admissibilité maximale (Vmax2) et la valeur de la limite cible minimale (Vminl) étant maintenue supérieure ou égale à la limite d'admissibilité minimale (Vmin2).7. Method according to claim 1, characterized in that it comprises the determination, automatically and adaptively, values of the minimum (Vminl) and maximum (Vmaxl) target limits of said target range, as a function of the measured voltage ( Vmes) and / or the reactive power (Q), the value of the maximum target limit (Vmaxl) being kept lower than or equal to the maximum admissibility limit (Vmax2) and the value of the minimum target limit (Vminl) being maintained higher or equal to the minimum eligibility limit (Vmin2).
8. Méthode selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte :8. Method according to claim 7, characterized in that it comprises:
- l'augmentation ou le maintien à une valeur sensiblement constante de la valeur de la limite cible maximale (Vmaxl), quand la tension mesurée (Vmes) augmente et/ou quand la puissance réactive (Q) absorbée augmente, - la diminution ou le maintien à une valeur sensiblement constante de la valeur de la limite cible maximale (Vmaxl), quand la tension mesurée (Vmes) diminue et/ou quand la puissance réactive (Q) absorbée diminue,- increasing or maintaining at a substantially constant value the value of the maximum target limit (Vmaxl), when the measured voltage (Vmes) increases and / or when the reactive power (Q) absorbed increases, - the decrease or the maintaining at a substantially constant value the value of the maximum target limit (Vmaxl), when the measured voltage (Vmes) decreases and / or when the reactive power (Q) absorbed decreases,
- la diminution ou le maintien à une valeur sensiblement constante de la valeur de la limite cible minimale (Vminl), quand la tension mesurée (Vmes) diminue et/ou quand la puissance réactive (Q) produite augmente, oudecreasing or maintaining at a substantially constant value the value of the minimum target limit (Vmin1), when the measured voltage (Vmes) decreases and / or when the reactive power (Q) produced increases, or
- l'augmentation ou le maintien à une valeur sensiblement constante de la valeur de la limite cible minimale (Vminl), quand la tension mesurée (Vmes) augmente et/ou quand la puissance réactive (Q) produite diminue.- increasing or maintaining at a substantially constant value the value of the minimum target limit (Vminl), when the measured voltage (Vmes) increases and / or when the reactive power (Q) produced decreases.
9. Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que la limite cible maximale (Vmaxl) ou minimale (Vminl) est augmentée ou diminuée en un ou plusieurs paliers.9. The method of claim 8, characterized in that the maximum target limit (Vmaxl) or minimum (Vminl) is increased or decreased in one or more steps.
10. Méthode selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce qu'elle comporte le maintien des valeurs des limites cibles (Vminl, Vmaxl) à des valeurs sensiblement constante , lorsque la tension mesurée (Vmes) et la puissance réactive (Q) sont réparties dans une zone, d'un plan de tension et de puissance réactive, s'étendant le long d'un axe passant par un premier point correspondant à la limite d'admissibilité minimale (Vmin2) et la limite de puissance réactive absorbée (Qmin), et un second point correspondant à la limite d'admissibilité maximale (Vmax2) et la limite de puissance réactive produite (Qmax). 10. Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that it comprises maintaining the values of the target limits (Vminl, Vmaxl) to substantially constant values, when the measured voltage (Vmes) and the reactive power ( Q) are distributed in a zone, of a voltage and reactive power plane, extending along an axis passing through a first point corresponding to the minimum admissibility limit (Vmin2) and the reactive power limit absorbed (Qmin), and a second point corresponding to the maximum eligibility limit (Vmax2) and the reactive power limit produced (Qmax).
11. Méthode selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que les valeurs des limites cibles minimale (Vminl) et/ou maximale (Vmaxl) sont déterminées par l'intermédiaire d'un traitement par logique floue.11. Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that the values of the minimum (Vminl) and / or maximum (Vmaxl) target limits are determined by fuzzy logic processing.
12. Méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce que les valeurs des limites cibles minimale (Vminl) et maximale (Vmaxl) sont déterminées en calculant les écarts entre lesdites limites cibles et une valeur nominale de la tension (lpu) par les étapes suivantes :12. Method according to claim 11, characterized in that the values of the minimum (Vminl) and maximum (Vmaxl) target limits are determined by calculating the differences between said target limits and a nominal value of the voltage (lpu) by the following steps :
- la détermination d'un coefficient (K) par un processus de logique floue à partir de la tension mesurée (Vmes) et de la puissance réactive (Q) absorbée ou produite,the determination of a coefficient (K) by a fuzzy logic process from the measured voltage (Vmes) and the reactive power (Q) absorbed or produced,
- la détermination des écarts entre les limites d'admissibilités minimale (Vmin2) et maximale (Vmax2), et une valeur nominale de la tension, etthe determination of the differences between the minimum (Vmin2) and maximum (Vmax2) eligibility limits, and a nominal value of the voltage, and
- la détermination des écarts entre les limites cibles minimale (Vminl) et maximale (Vmaxl), et la valeur nominale de la tension, en multipliant les écarts entre les limites d'admissibilités, respectivement minimale (Vmin2) et maximale (Vmax2), et la valeur nominale de la tension par le coefficient (K) déterminé par le processus de logique floue.- the determination of the deviations between the minimum (Vminl) and maximum (Vmaxl) target limits, and the nominal value of the voltage, by multiplying the differences between the limits of eligibility, respectively minimum (Vmin2) and maximum (Vmax2), and the nominal value of the voltage by the coefficient (K) determined by the fuzzy logic process.
13. Dispositif de régulation pour un dispositif de production décentralisée d'énergie raccordé à un réseau de distribution comprenant :13. Control device for a decentralized power generation device connected to a distribution network comprising:
- des moyens de mesure de tension (Vmes) et de courant (Imes) en un point de raccordement au réseau du dispositif de production décentralisée d'énergie,means for measuring voltage (Vmes) and current (Imes) at a point of connection to the network of the decentralized energy production device,
- des moyens de régulation de puissance échangée par le dispositif de production décentralisée d'énergie, lesdits moyens de régulation de puissance étant mis en œuvre quand la tension mesurée (Vmes) est comprise à l'intérieur d'une plage cible entre une limite cible minimale (Vminl) et une limite cible maximale (Vmaxl), ladite plage cible étant comprise dans une plage d'admissibilité de la tension du réseau, etpower regulation means exchanged by the decentralized energy production device, said power regulation means being implemented when the measured voltage (Vmes) is within a target range between a target limit minimum (Vminl) and a maximum target limit (Vmaxl), said target range being within a range of eligibility of the network voltage, and
- des moyens de régulation de la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie, lesdits moyens de régulation de la tension étant mis en œuvre quand la tension mesurée (Vmes) est en dehors de la plage cible, en agissant sur le dispositif de production décentralisée d'énergie de façon à absorber ou à produire de la puissance réactive (Q), et/ou de façon à réduire ou à augmenter la puissance active (P) produite, caractérisée en ce que la régulation de la tension par réduction de la puissance active (P) produite est réalisée quand la tension mesurée (Vmes) est supérieure à une limite d'admissibilité maximale (Vmax2), et en ce que la régulation de la tension par augmentation de la puissance active produite est réalisée quand la tension mesurée (Vmes) est inférieure à une limite d'admissibilité minimale (Vmin2).means for regulating the voltage at the connection point of the decentralized energy production device, said voltage regulation means being implemented when the measured voltage (Vmes) is outside the target range, by acting on the decentralized energy production device so as to absorb or to produce reactive power (Q), and / or to reduce or increase the active power (P) produced, characterized in that the regulation of the voltage by reduction of the active power (P) produced is realized when the measured voltage (Vmes) is greater than a maximum admissibility limit (Vmax2), and the regulation of the voltage by increasing the active power produced is performed when the measured voltage (Vmes) is below a limit minimum eligibility (Vmin2).
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de traitement dédié à la détermination des valeurs des limites cibles minimale (Vminl) et maximale (Vmaxl) de ladite plage cible, en fonction de la tension mesurée (Vmes) et/ou de la puissance réactive (Q).14. Device according to claim 13, characterized in that it comprises a processing unit dedicated to the determination of the values of the minimum (Vminl) and maximum (Vmaxl) target limits of said target range, as a function of the measured voltage (Vmes ) and / or the reactive power (Q).
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'ensemble de traitement dédié à la détermination des valeurs des limites cibles minimale (Vminl) et maximale15. Device according to claim 14, characterized in that the processing unit dedicated to the determination of the values of the minimum (Vminl) and maximum target limits
(Vmaxl) est un module de traitement par logique floue (94).(Vmax1) is a fuzzy logic processing module (94).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le module de traitement par logique floue (94) comporte : — un module de détermination (101) de valeurs normalisées (Vn et Qn) de la tension mesurée (Vmes) et de la puissance réactive (Q) absorbée ou produite,16. Device according to claim 15, characterized in that the fuzzy logic processing module (94) comprises: a module for determining (101) normalized values (Vn and Qn) of the measured voltage (Vmes) and the reactive power (Q) absorbed or produced,
- un module de détermination (102) d'un coefficient (K) à partir desdites valeurs normalisées,a module for determining (102) a coefficient (K) from said normalized values,
- un module de détermination (103) des écarts entre les limites d'admissibilités minimale (Vmin2) et maximale (Vmax2), et une valeur nominale de la tensiona module for determining (103) the differences between the minimum (Vmin2) and maximum (Vmax2) eligibility limits, and a nominal value of the voltage
(lpu), et(lpu), and
- un module de détermination (104) des écarts entre les limites cibles minimale (Vminl) et maximale (Vmaxl), et la valeur nominale de la tension, en multipliant les écarts entre les limites d'admissibilités, respectivement minimale (Vmin2) et maximale (Vmax2), et la valeur nominale (lpu) de la tension par le coefficient (K) déterminé par le processus de logique floue. a module for determining (104) the differences between the minimum (Vmin1) and maximum (Vmaxl) target limits, and the nominal value of the voltage, multiplying the differences between the minimum and maximum (Vmin2) and maximum permissible limits of eligibility; (Vmax2), and the nominal value (lpu) of the voltage by the coefficient (K) determined by the fuzzy logic process.
17. Installation comprenant un réseau de distribution d'électricité et au moins deux dispositifs de production décentralisée d'énergie raccordés audit réseau, caractérisé en ce que chacun desdits au moins deux dispositifs de production décentralisée d'énergie est doté d'un dispositif de régulation selon l'une des revendications 13 à 16 mettant en œuvre :17. Installation comprising an electricity distribution network and at least two decentralized energy production devices connected to said network, characterized in that each of said at least two decentralized energy production devices is provided with a regulation device according to one of claims 13 to 16 implementing:
- des moyens de mesure de tension (Vmes) et de courant (Imes) en un point de raccordement au réseau du dispositif de production décentralisée d'énergie,means for measuring voltage (Vmes) and current (Imes) at a point of connection to the network of the decentralized energy production device,
- des moyens de régulation de puissance échangée par le dispositif de production décentralisée d'énergie, et - des moyens de régulation de la tension au point de raccordement du dispositif de production décentralisée d'énergie. power regulation means exchanged by the decentralized energy production device, and voltage regulation means at the connection point of the decentralized energy production device.
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