WO2017089513A1 - System and method for controlling the voltage and frequency of an isolatable network - Google Patents

System and method for controlling the voltage and frequency of an isolatable network Download PDF

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WO2017089513A1
WO2017089513A1 PCT/EP2016/078766 EP2016078766W WO2017089513A1 WO 2017089513 A1 WO2017089513 A1 WO 2017089513A1 EP 2016078766 W EP2016078766 W EP 2016078766W WO 2017089513 A1 WO2017089513 A1 WO 2017089513A1
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network
control
reactive power
voltage
frequency
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Boris DENEUVILLE
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Electricite De France
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    • 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J3/1885Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using rotating means, e.g. synchronous generators
    • HELECTRICITY
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    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Definitions

  • the invention relates to a system for regulating the amplitude and the frequency of the electric voltage delivered on a network comprising an unregulated electricity generating device, and which can be isolated from an upstream network provided with a device for generating electricity. regulated electricity.
  • the invention also relates to a control method implemented with such a system.
  • Some sources of electricity production are able to produce a voltage whose amplitude and frequency are regulated; this is the case, for example, of generators equipped with synchronous generators and voltage and frequency regulators, or sets comprising photovoltaic panels, batteries, inverters, and voltage and frequency regulators.
  • document FR 2 437 105 which describes a means of initiating the operation of a generator by capacitor banks.
  • this document does not make it possible to regulate the amplitude and the frequency of the voltage after the priming.
  • documents FR 2 481 857, FR 2 870 401 and FR 2 490 421 which describe means for regulating the amplitude and the frequency of the voltage of an isolated network are known, the amplitude of the voltage being regulated by the control of reactive charges, and the frequency being controlled by controlling the speed of a drive motor of the generating generator producing electricity.
  • the method used is the following one:
  • Frequency adjustment is achieved indirectly by controlling the speed of rotation of the generator shaft, by acting on the mechanical torque transmitted by the drive motor or the turbine to the rotor of the generator. Typically, it may be to control the injection of fuel in the case of a heat engine.
  • the amplitude of the voltage is adjusted by controlling the rotor excitation current amplitude, which acts on the electromotive force (emf) of the generator. This action also has the effect of modifying the reactive power transits, giving the generator an inductive or capacitive behavior.
  • V V 0 - kQ XQ
  • Tr represents a reference voltage
  • the adjustment of the amplitude of the voltage is done locally by controlling the transits reactive power because the lines are essentially inductive and reactive power transits create rises and drops in tension along them.
  • the frequency, overall magnitude is regulated by modulating the outputs of the plants, and the amplitude of the voltage is regulated locally.
  • the amplitude of the voltage is regulated locally.
  • the active power regulators increase the power productions, modifying the frequency and the amplitude of the voltage the regulation of the amplitude of the tension contribute at the same time to correct the values of the amplitude of the tension
  • This regulation principle may not work on certain types of networks, characterized by their size and by the types of means of production they contain.
  • Gr designates an asynchronous generator
  • - Bc denotes a bank of capacitors
  • the electrical part can be represented by the equivalent single-phase diagram shown in FIG. 3.
  • E and ⁇ represent the electromotive force of the generator
  • Lm is the magnetising inductance of the asynchronous generator
  • Lcc is its short-circuit impedance
  • R represents the consumption load
  • C represents the capacitor bank.
  • the value of the load is suddenly increased, which corresponds to a decrease in the value of the resistance.
  • the first moments after the addition of the load the frequency will tend to decrease, because of the increase of the resistant torque related to the increase of the current. In the same way, the amplitude of the voltage drops.
  • Lm the magnetising inductance
  • Lm the magnetising inductance
  • its reactance is a function of the amplitude of the voltage. Therefore, the variations of the amplitude of the voltage and of the frequency generate a non-linear evolution of the reactive power consumption.
  • the frequency and the amplitude of the voltage of the system evolve towards equilibrium values. The equilibrium frequency depends on the value of Lm at the equilibrium voltage.
  • the equilibrium frequency may be higher or lower than the initial value.
  • FIG. 4 shows the variations of the frequency on the left and the amplitude of the voltage on the right, for two characteristics of the magnetising inductance.
  • the amplitude of the voltage does not vary according to the balance of reactive powers. This regulation principle does not work.
  • the invention aims to overcome the disadvantages of the prior art described above.
  • an object of the invention is to propose a system for regulating the amplitude and the frequency of a voltage delivered on an autonomous network, which allows both the initiation of the network as well as its regulation in regime. stabilized, and this regardless of the laws linking magnitude of voltage and frequency to transits of active and reactive power.
  • Another object of the invention is to enable the frequency of the voltage to be regulated without the need for a motor to drive the electricity generating device.
  • the subject of the invention is a system for regulating an amplitude and a frequency of an electric voltage delivered on a network comprising an unregulated electricity generating device and at least one consumption charge.
  • electricity said network being capable of being isolated from a main network, the system being characterized in that it comprises:
  • a first regulation load adapted to consume or produce a variable active power as a function of an active power setpoint value
  • a second regulating load adapted to consume or produce a variable reactive power as a function of a reactive power setpoint
  • a control unit comprising:
  • At least one sensor adapted to measure:
  • a processor adapted, from the measurements of the sensors, to deliver to the control loads active and reactive power setpoint values, and in which the control laws comprise at least one control law determining the setpoint values of active power from the measurements of the measured voltage amplitude, and the reference values of the reactive power from the measurements of the frequency of the measured voltage.
  • system according to the invention may further comprise at least one of the following characteristics:
  • the first regulating load comprises at least one variable resistor
  • the second regulating load comprises at least one capacitor of variable capacitance
  • the control system further comprises a load adapted to consume or produce a fixed reactive power.
  • the proposed control system includes a regulating load that can consume or produce variable active power, a regulating load that can consume or produce variable reactive power, and a control unit that can control these regulating loads to regulate both the amplitude of the voltage and the frequency of the voltage delivered on the autonomous network.
  • the islanding contactor 15 is open. This is typically the case when the network connection 1 is accidentally cut off from the main network 2.
  • control laws comprise four steady-state control laws A, B, C, D, allowing the system to regulate the amplitude and frequency of the voltage on the network once it is energized. , and two transient state control laws E and F, allowing the system to bring the network from an initial state to a state in which it is energized and disconnected from the main network.
  • steady-state control laws A, B, C, D allowing the system to regulate the amplitude and frequency of the voltage on the network once it is energized.
  • transient state control laws E and F allowing the system to bring the network from an initial state to a state in which it is energized and disconnected from the main network.
  • the processor 35 is advantageously adapted to control actuators (not shown) to open and close the islanding contactor and open and close contactors for connecting the generators 10, the generator 12, and the regulating loads 30, 31 to the network 1.
  • the initial state is off state 1, disconnected from the main network 2.
  • the initial state is the state 120 under voltage and connected to the main network 2.
  • control unit 33 connects 21 1 the active and reactive regulation charges 30 to the network, and the processor implements 212 a control law E, wherein the active and reactive power setpoint values ⁇ , ⁇ are fixed and independent of the other magnitudes of the network. In other words, this control law has no input parameters a and b.
  • the generator will decrease the active power it produces. Once the active power produced by the generator passes below a predetermined threshold stored in the memory 36, the control unit disconnects the generator 214.
  • the network is in the undervoltage state and disconnected from the main network 2, which corresponds to the initial state 130 introduced above.
  • the network is then in the energized state and isolated from the main network 2 which corresponds to the initial state 130 introduced above.
  • the processor 35 of the control unit 33 is adapted to implement 230 a control law among the laws A, B, C, and D.
  • Each of these laws aims to regulate the amplitude and frequency of the voltage delivered by the Unregulated electricity generator 10, that is to say to converge the amplitude of the voltage U to a predetermined value U 0 and to converge the frequency f to a predetermined value f 0 .
  • each control law modifies the setpoints ⁇ and ⁇ , the modification of each setpoint causing variations of the parameters U, f and a, with the phase shift between the voltage and the current.
  • Table 1 shows a summary of the control laws A to F, and the parameters from which these laws generate setpoints on the active power and the reactive power.
  • the processor 35 calculates the setpoint ⁇ as a function of U and the setpoint ⁇ . according to f.
  • the processor 35 calculates the setpoint ⁇ as a function of U and the setpoint ⁇ . according to a.
  • the reactive regulation load 31 is formed by a step of capacitors, it does not make it possible to fine-adjust the capacitance and therefore the reactive power that it supplies or consumes, and also has constraints on time. re-engagement of the capacitors.
  • FIG. 7a there is shown an equivalent electrical diagram of the isolated network 2, where E, ⁇ L1 and Lcc represent the generator (s) 10:
  • Lcc is the short-circuit impedance of the generators.
  • R2 is a variable resistance depending on the electricity consumption of a customer
  • R is a resistance that represents the active power control load.
  • the set point ⁇ consists of changing the resistance value of R.
  • C is a capacitor representing the reactive power control charge 31.
  • the set point ⁇ consists of changing the value of the capacitance of C.
  • U is the amplitude of the voltage delivered to the consumption load 13. In such a circuit, the equilibrium voltage Ueq and the resonance frequency feq depend on the values of the resistance of R and the capacitance of C.
  • At least one load can be connected to the network in the central zone Z, for example the fixed load 32,
  • At least one load can be connected to the mains in the consumption area Z ', for example the reactive control load 31, and - at least one load can be connected to the network at the interzone electrical link 12, for example the first load regulation 30.
  • the equivalent electrical diagram of the insulated network 2 is again shown, in the case where the network also comprises a fixed reactive load 32 represented by a capacitor C1.
  • the subset consisting of the capacitor C1, the coil L1 and the coil Lcc, and delimited by dashed lines in Figure 7b, is a resonant subassembly.
  • the capacitance of the capacitor i.e. the reactive power supplied or absorbed by the fixed load 32, is set so that the subset resonance frequency is equal to a predetermined frequency f 0 .
  • control laws C and D drive the setpoint value reactive power ⁇ as a function of the measured value of the phase shift a, to maintain a to 0.
  • the active power setpoint ⁇ is a change in the value of the resistance of R as a function of the measured value of the amplitude of the voltage to reduce this amplitude to a predetermined level U 0 .
  • the active power setpoint ⁇ is a change in the value of the resistance of R as a function of the measured value of the frequency f to reduce this frequency to a predetermined value f 0 .
  • the reactive power regulation load 31 must be connected to the network in the consumption zone Z ',
  • the reactive fixed load 32 must be connected to the network in the central zone Z,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

The invention concerns a system (3) for controlling an amplitude and a frequency of a voltage delivered on a network (1) that can be isolated from a main network (2), and comprising an unregulated electricity production device (10) and a consumption load (12), characterised in that it comprises: - two control loads (30, 31), suitable for consuming or producing, respectively, an active and reactive power that vary depending respectively on an active power setpoint value and a reactive power setpoint value, - a control unit (33), comprising: o at least one sensor (34) for measuring the amplitude and the frequency of the voltage delivered to the consumption load, o a processor (35) suitable for delivering, to the control loads, based on the measurements of the sensors, active power and reactive power setpoint values, and in which the control laws comprise at least one control law determining the active power setpoint values from the amplitude measurements of the measured voltage, and the reactive power setpoint values from the frequency measurements of the measured voltage.

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE REGULATION DE TENSION ET FREQUENCE D'UN SYSTEM AND METHOD FOR VOLTAGE REGULATION AND FREQUENCY OF A
RESEAU ISOLABLE ISOLABLE NETWORK
DOMAINE DE L'INVENTION FIELD OF THE INVENTION
L'invention concerne un système de régulation de l'amplitude et de la fréquence de la tension électrique délivrée sur un réseau comprenant un dispositif de production d'électricité non régulée, et pouvant être isolé d'un réseau amont pourvu de dispositif de production d'électricité régulée.  The invention relates to a system for regulating the amplitude and the frequency of the electric voltage delivered on a network comprising an unregulated electricity generating device, and which can be isolated from an upstream network provided with a device for generating electricity. regulated electricity.
L'invention concerne également un procédé de régulation mis en œuvre avec un tel système.  The invention also relates to a control method implemented with such a system.
ETAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
Certains lieux susceptibles d'être isolés, comme des zones montagneuses ou des îles, disposent de réseaux électriques qui peuvent se trouver isolés d'un réseau public (ou réseau principal) dans certaines circonstances, comme par exemple en cas de situation météorologique difficile ou d'incident sur le réseau électrique principal.  Some isolated locations, such as mountainous areas or islands, have power grids that may be isolated from a public grid (or backbone) in certain circumstances, such as in difficult weather conditions incident on the main power grid.
En cas d'isolement, des ressources énergétiques locales peuvent être utilisées pour maintenir une production électrique dans le réseau isolé. Or, un tel réseau doit disposer d'une tension dont l'amplitude et la fréquence sont régulées.  In isolation, local energy resources can be used to maintain power generation in the isolated network. However, such a network must have a voltage whose amplitude and frequency are regulated.
Certaines sources de production d'électricité sont aptes à produire une tension dont l'amplitude et la fréquence sont régulées ; c'est le cas par exemple de groupes électrogènes munis de génératrices synchrones et de régulateurs de tension et de fréquence, ou encore d'ensembles comprenant des panneaux photovoltaïques, des batteries, des onduleurs, et des régulateurs de tension et de fréquence.  Some sources of electricity production are able to produce a voltage whose amplitude and frequency are regulated; this is the case, for example, of generators equipped with synchronous generators and voltage and frequency regulators, or sets comprising photovoltaic panels, batteries, inverters, and voltage and frequency regulators.
Ces moyens de production sont coûteux, de sorte que la plupart des réseaux de distribution d'électricité n'en disposent pas. En revanche, de nombreux réseaux de distribution sont équipés de moyens de production d'électricité non régulée, à savoir par exemple des éoliennes, des panneaux photovoltaïques dépourvus de systèmes de régulation, etc. Ces moyens ne permettent cependant pas de respecter les exigences requises par les charges électriques de consommation concernant l'amplitude et la fréquence de la tension électrique délivrée sur le réseau. En outre, ces moyens de production ne peuvent produire de l'énergie qu'après avoir été raccordés sur un réseau déjà sous-tension, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas aptes eux-mêmes à mettre sous tension un réseau initialement hors tension. These means of production are expensive, so most electricity distribution networks do not have them. On the other hand, many distribution networks are equipped with unregulated power generation means, for example wind turbines, photovoltaic panels without control systems, and so on. However, these means do not make it possible to meet the requirements of the electrical consumption loads concerning the amplitude and the frequency of the electrical voltage delivered on the network. In addition, these means of production can produce energy only after having been connected to an already undervoltage network, that is to say that they are not themselves capable of powering a power supply. network initially off.
Pour résoudre ce problème, dans le cas où le moyen de production est équipé d'une génératrice asynchrone, on connaît par exemple le document FR 2 437 105 qui décrit un moyen d'amorcer le fonctionnement d'un générateur par des batteries de condensateur. Cependant ce document ne permet pas de réguler l'amplitude et la fréquence de la tension après l'amorçage. Aussi, on connaît les documents FR 2 481 857, FR 2 870 401 et FR 2 490 421 qui décrivent des moyens de réguler l'amplitude et la fréquence de la tension d'un réseau isolé, l'amplitude de la tension étant régulée par la commande de charges réactives, et la fréquence étant contrôlée par le pilotage de la vitesse d'un moteur d'entraînement de la génératrice produisant l'électricité.  To solve this problem, in the case where the production means is equipped with an asynchronous generator, for example document FR 2 437 105 is known which describes a means of initiating the operation of a generator by capacitor banks. However, this document does not make it possible to regulate the amplitude and the frequency of the voltage after the priming. Also, documents FR 2 481 857, FR 2 870 401 and FR 2 490 421 which describe means for regulating the amplitude and the frequency of the voltage of an isolated network are known, the amplitude of the voltage being regulated by the control of reactive charges, and the frequency being controlled by controlling the speed of a drive motor of the generating generator producing electricity.
Dans le cas où le moyen de production est équipé d'une génératrice synchrone munie d'un régulateur de la tension et de la fréquence, la méthode utilisée est la suivante :  In the case where the production means is equipped with a synchronous generator equipped with a regulator of the voltage and the frequency, the method used is the following one:
Le réglage de la fréquence est réalisé indirectement en contrôlant la vitesse de rotation de l'arbre de la génératrice, en intervenant sur le couple mécanique transmis par le moteur d'entraînement ou la turbine au rotor du générateur. Typiquement, il peut s'agir de contrôler l'injection de combustible dans le cas d'un moteur thermique.  Frequency adjustment is achieved indirectly by controlling the speed of rotation of the generator shaft, by acting on the mechanical torque transmitted by the drive motor or the turbine to the rotor of the generator. Typically, it may be to control the injection of fuel in the case of a heat engine.
Le réglage de l'amplitude de la tension est réalisé en contrôlant l'amplitude courant d'excitation rotorique, lequel agit sur la force électromotrice (fem) du générateur. Cette action a aussi pour effet de modifier les transites de puissance réactive, conférant au générateur un comportement inductif ou capacitif.  The amplitude of the voltage is adjusted by controlling the rotor excitation current amplitude, which acts on the electromotive force (emf) of the generator. This action also has the effect of modifying the reactive power transits, giving the generator an inductive or capacitive behavior.
Concernant les autres sources de production, comme celles raccordées au réseau par des onduleurs, on connaît par exemple le document « Defining control stratégies for MicroGrids islanded opération » publié dans le journal IEEE Transactions on Power Systems (Volume: 21 , Issue: 2, May 2006) proposant d'émuler le comportement des machines synchrones et de contrôler la fréquence et l'amplitude de la tension selon les lois : w = WQ— kp x P For other sources of production, such as those connected to the network by inverters, we know for example the document "Defining control strategies for MicroGrids islanded operation" published in the journal IEEE Transactions on Power Systems (Volume: 21, Issue: 2, May 2006) proposing to emulate the behavior of synchronous machines and to control the frequency and amplitude of the voltage according to the laws: w = WQ- kp x P
V =V0 - kQ X Q V = V 0 - kQ XQ
Il s'agit :  It's about :
de comparer la valeur de la fréquence à une valeur de référence, et, en fonction de la différence, d'injecter plus ou moins de puissance active - de comparer la valeur de l'amplitude de la tension à une valeur de référence et, en fonction de la différence, d'injecter plus ou moins de puissance réactive.  to compare the value of the frequency with a reference value, and, depending on the difference, to inject more or less active power - to compare the value of the amplitude of the voltage with a reference value and, in function of the difference, to inject more or less reactive power.
Avec ajout d'une correction intégrale, les schémas de régulation sont ceux illustrés sur la figure 1 annexée sur laquelle :  With the addition of an integral correction, the regulation schemes are those illustrated in the appended FIG. 1 in which:
- Mf désigne une mesure de la fréquence, Mf denotes a measurement of the frequency,
- Fr désigne une fréquence de référence,  - Fr designates a reference frequency,
- Cpa désigne une consigne de puissance active,  - Cpa denotes an active power setpoint,
- Mt désigne une mesure de la tension,  - Mt denotes a measurement of the voltage,
- Tr désigne une tension de référence,  Tr represents a reference voltage,
- Cpr désigne une consigne de puissance réactive. - Cpr denotes a reactive power setpoint.
De la même manière, sur les réseaux électriques dont la dimension le permet, comme les réseaux publics, le réglage de l'amplitude de la tension est effectué localement en contrôlant les transites puissance réactive car les lignes sont essentiellement inductives et les transits de puissance réactive créent des hausses et des chutes de tension le long de ces dernières.  In the same way, on electrical networks whose size allows it, like public networks, the adjustment of the amplitude of the voltage is done locally by controlling the transits reactive power because the lines are essentially inductive and reactive power transits create rises and drops in tension along them.
Plus généralement, concernant toutes les méthodes connues de régulation de l'amplitude de la tension et de la fréquence, on parle des couples :  More generally, concerning all the known methods of regulation of the amplitude of the voltage and the frequency, one speaks of couples:
- fréquence / puissance : production de puissance active en fonction des écarts de fréquence dans le réseau ;  - frequency / power: active power generation as a function of frequency deviations in the network;
- amplitude de tension / réactif : production de puissance réactive fonction des écarts d'amplitudes de tension dans le réseau.  - voltage / reactive amplitude: reactive power production is a function of voltage amplitude differences in the network.
Il convient de remarquer que sur les réseaux électriques, un déséquilibre entre les puissances actives produites et consommées engendre une variation de la fréquence, notamment si le réseau dispose de machines tournantes, mais aussi de l'amplitude de la tension globale, c'est-à-dire à l'échelle de la totalité du réseau. En outre, comme précédemment exposé, les transites de puissance réactives génèrent des variations locales d'amplitude de tension. It should be noted that on the electrical networks, an imbalance between the active powers produced and consumed causes a variation of the frequency, in particular if the network has rotating machines, but also the amplitude of the global tension, that is to say ie at the scale of the entire network. In Moreover, as previously stated, the reactive power transits generate local variations of voltage amplitude.
Dès lors, le principe de régulation fréquence / puissance et amplitude de tension / réactif fonctionne sur la plupart des réseaux actuels.  As a result, the principle of frequency / power regulation and voltage / reagent amplitude works on most current networks.
Sur un réseau étendu, la fréquence, grandeur globale, est régulée en modulant les productions des centrales, et l'amplitude de la tension est régulée localement. Si l'on considère par exemple une augmentation de la charge, on assiste à une baisse de la fréquence et de l'amplitude de la tension globale. Les deux régulations sont alors sollicitées :  On a wide area network, the frequency, overall magnitude, is regulated by modulating the outputs of the plants, and the amplitude of the voltage is regulated locally. Considering, for example, an increase in the load, there is a decrease in the frequency and amplitude of the overall voltage. The two regulations are then solicited:
- les régulations de puissance active augmentent les productions de puissance, modifiant la fréquence et l'amplitude de la tension les régulations de l'amplitude de la tension contribuent dans le même temps à corriger les valeurs de l'amplitude de la tension  - the active power regulators increase the power productions, modifying the frequency and the amplitude of the voltage the regulation of the amplitude of the tension contribute at the same time to correct the values of the amplitude of the tension
L'action combinée des régulations va ainsi faire converger le système vers un nouvel état d'équilibre dans lequel l'amplitude de la tension et la fréquence sont de nouveau aux valeurs souhaitées.  The combined action of the controls will thus converge the system to a new state of equilibrium in which the amplitude of the voltage and the frequency are back to the desired values.
On constate que, bien que le déséquilibre initial ne concerne qu'un déséquilibre en puissances actives, les régulations agissant sur la puissance réactive ont également été sollicitées.  It is noted that, although the initial imbalance concerns only an imbalance in active powers, the regulations acting on the reactive power have also been solicited.
Ce principe de régulation peut ne pas fonctionner sur certains types de réseaux, caractérisés par leurs tailles et par les types de moyens de production qu'ils contiennent.  This regulation principle may not work on certain types of networks, characterized by their size and by the types of means of production they contain.
Si par exemple, un déséquilibre en puissance active engendre une variation de la fréquence dans le sens inverse du sens constaté avec des générateurs synchrones, même en inversant les coefficients du réglage fréquence / puissance, il se peut que le système ne converge pas vers un nouvel état d'équilibre.  If, for example, an active power imbalance causes a frequency variation in the direction opposite to that observed with synchronous generators, even by inverting the frequency / power setting coefficients, the system may not converge to a new one. steady state.
Par exemple, on considère un générateur asynchrone entraîné en rotation par un moteur thermique dont la puissance mécanique produite est constante, ou dite « en ruban ». Le générateur alimente une charge résistive et est auto-excité par un banc de condensateurs. La figure 2 représente un tel dispositif.  For example, consider an asynchronous generator driven in rotation by a heat engine whose mechanical power produced is constant, or called "ribbon". The generator feeds a resistive load and is self-excited by a bank of capacitors. Figure 2 shows such a device.
Sur cette figure 2 :  In this figure 2:
- Mth désigne un moteur thermique,  - Mth designates a heat engine,
- Am désigne un arbre mécanique,  - Am denotes a mechanical shaft,
- Gr désigne une génératrice asynchrone, - Bc désigne un banc de condensateurs, Gr designates an asynchronous generator, - Bc denotes a bank of capacitors,
- Re désigne le réseau électrique, et  - Re designates the electrical network, and
- Cr désigne une charge résistive.  - Cr denotes a resistive load.
On peut représenter la partie électrique par le schéma monophasé équivalent représenté sur la figure 3..  The electrical part can be represented by the equivalent single-phase diagram shown in FIG. 3.
E et φ représentent le force électromotrice de la génératrice, Lm est l'inductance magnétisante de la génératrice asynchrone, Lcc est son impédance de court-circuit. R représente la charge de consommation, et C le banc de condensateurs.  E and φ represent the electromotive force of the generator, Lm is the magnetising inductance of the asynchronous generator, Lcc is its short-circuit impedance. R represents the consumption load, and C represents the capacitor bank.
On augmente subitement la valeur de la charge, ce qui correspond à une diminution de la valeur de la résistance. Les premiers instants après l'ajout de la charge, la fréquence tendra à diminuer, à cause de l'augmentation du couple résistant lié à l'augmentation du courant. De la même manière l'amplitude de la tension chute.  The value of the load is suddenly increased, which corresponds to a decrease in the value of the resistance. The first moments after the addition of the load, the frequency will tend to decrease, because of the increase of the resistant torque related to the increase of the current. In the same way, the amplitude of the voltage drops.
Lm, l'inductance magnétisante, est non linéaire, c'est-à-dire que sa réactance est fonction de l'amplitude de la tension. Dès lors, les variations de la l'amplitude de la tension et de la fréquence engendrent une évolution non linéaire de la consommation de puissance réactive. Suite à l'ajout de la charge, la fréquence et l'amplitude de la tension du système évoluent vers des valeurs d'équilibre. La fréquence d'équilibre dépend de la valeur de Lm à la tension d'équilibre.  Lm, the magnetising inductance, is nonlinear, that is to say that its reactance is a function of the amplitude of the voltage. Therefore, the variations of the amplitude of the voltage and of the frequency generate a non-linear evolution of the reactive power consumption. Following the addition of the load, the frequency and the amplitude of the voltage of the system evolve towards equilibrium values. The equilibrium frequency depends on the value of Lm at the equilibrium voltage.
Dès lors, selon la caractéristique de l'inductance magnétisante, la fréquence à l'équilibre peut être supérieure ou inférieure à la valeur initiale.  Therefore, according to the characteristic of the magnetising inductance, the equilibrium frequency may be higher or lower than the initial value.
Sur la figure 4 on a représenté les variations de la fréquence à gauche et de l'amplitude de la tension à droite, pour deux caractéristiques de l'inductance magnétisante.  FIG. 4 shows the variations of the frequency on the left and the amplitude of the voltage on the right, for two characteristics of the magnetising inductance.
Dans le cas où la fréquence augmente après ajout de la charge, le principe de régulation exposé précédemment ne fonctionne pas.  In the case where the frequency increases after adding the charge, the regulation principle explained above does not work.
En outre, dans cette configuration, ou plus généralement sur les réseaux de petite taille où la tension sur le réseau est davantage une grandeur globale que locale, l'amplitude de la tension ne varie pas selon l'équilibre des puissances réactives. Ce principe de régulation ne fonctionne donc pas.  In addition, in this configuration, or more generally on small networks where the voltage on the network is more a global magnitude than local, the amplitude of the voltage does not vary according to the balance of reactive powers. This regulation principle does not work.
Plus généralement, sur les réseaux de petite taille où l'amplitude de la tension sur le réseau est davantage une grandeur globale que locale, ce principe de régulation n'est pas optimal car la dépendance tension / puissance est très prononcée. More generally, on small networks where the amplitude of the voltage on the network is more a global magnitude than local, this principle of regulation is not optimal because the voltage / power dependence is very pronounced.
Alors, les documents cités ne résolvent pas la problématique de l'amorçage du réseau isolé, et de plus ils requièrent pour certains de doubler la génératrice d'électricité par un moteur dont la vitesse est contrôlée pour réguler la fréquence. So, the documents cited do not solve the problem of the priming of the isolated network, and more they require for some to double the generator of electricity by a motor whose speed is controlled to regulate the frequency.
Aussi, les régulations de l'art antérieur ne fonctionnent pas sur certains types de réseau ou ne sont pas optimales.  Also, the regulations of the prior art do not work on certain types of network or are not optimal.
PRESENTATION DE L'INVENTION PRESENTATION OF THE INVENTION
L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur décrits ci- avant.  The invention aims to overcome the disadvantages of the prior art described above.
En particulier, un but de l'invention est de proposer un système de régulation de l'amplitude et de la fréquence d'une tension délivrée sur un réseau autonome, qui permette à la fois l'amorçage du réseau ainsi que sa régulation en régime stabilisé, et ceci quelles que soient les lois liant les grandeurs amplitude de tension et fréquence au transites de puissance active et réactive.  In particular, an object of the invention is to propose a system for regulating the amplitude and the frequency of a voltage delivered on an autonomous network, which allows both the initiation of the network as well as its regulation in regime. stabilized, and this regardless of the laws linking magnitude of voltage and frequency to transits of active and reactive power.
Un autre but de l'invention est de permettre de réguler la fréquence de la tension sans nécessiter de moteur pour entraîner le dispositif de production d'électricité.  Another object of the invention is to enable the frequency of the voltage to be regulated without the need for a motor to drive the electricity generating device.
A cet égard, l'invention a pour objet un système de régulation d'une amplitude et d'une fréquence d'une tension électrique délivrée sur un réseau comprenant un dispositif de production d'électricité non régulée et au moins une charge de consommation d'électricité, ledit réseau étant susceptible d'être isolé d'un réseau principal, le système étant caractérisé en ce qu'il comprend :  In this regard, the subject of the invention is a system for regulating an amplitude and a frequency of an electric voltage delivered on a network comprising an unregulated electricity generating device and at least one consumption charge. electricity, said network being capable of being isolated from a main network, the system being characterized in that it comprises:
- une première charge de régulation, adaptée pour consommer ou produire une puissance active variable en fonction d'une valeur de consigne de puissance active,  a first regulation load, adapted to consume or produce a variable active power as a function of an active power setpoint value,
une deuxième charge de régulation, adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive variable en fonction d'une valeur de consigne de puissance réactive, et  a second regulating load, adapted to consume or produce a variable reactive power as a function of a reactive power setpoint, and
une unité de commande, comprenant :  a control unit, comprising:
o au moins un capteur adapté pour mesurer :  at least one sensor adapted to measure:
l'amplitude de la tension délivrée à la charge de consommation, la fréquence de la tension délivrée à la charge de consommation, the amplitude of the voltage delivered to the consumption load, the frequency of the voltage delivered to the consumption load,
o un processeur adapté pour, à partir des mesures des capteurs, délivrer aux charges de régulation des valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive, et dans lequel les lois de commandes comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active à partir des mesures de l'amplitude de la tension mesurée, et les valeurs de consigne de la puissance réactive à partir des mesures de la fréquence de la tension mesurée.  a processor adapted, from the measurements of the sensors, to deliver to the control loads active and reactive power setpoint values, and in which the control laws comprise at least one control law determining the setpoint values of active power from the measurements of the measured voltage amplitude, and the reference values of the reactive power from the measurements of the frequency of the measured voltage.
Avantageusement, mais facultativement, le système selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes :  Advantageously, but optionally, the system according to the invention may further comprise at least one of the following characteristics:
la première charge de régulation comprend au moins une résistance variable, et la deuxième charge de régulation comprend au moins un condensateur de capacité variable.  the first regulating load comprises at least one variable resistor, and the second regulating load comprises at least one capacitor of variable capacitance.
Le système de régulation comprend en outre une charge adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive fixe.  The control system further comprises a load adapted to consume or produce a fixed reactive power.
Le processeur est en outre adapté pour mettre en œuvre une pluralité de lois de commandes des valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive, et pour sélectionner une loi de commande à mettre en œuvre en fonction d'un état initial du réseau parmi le groupe suivant :  The processor is further adapted to implement a plurality of control laws of the active power and reactive power setpoint values, and to select a control law to be implemented according to an initial state of the network among the next group:
o le réseau est hors tension et isolé du réseau amont,  o the network is de-energized and isolated from the upstream network,
o le réseau est sous tension et isolé du réseau amont, et  o the grid is live and isolated from the upstream network, and
o le réseau est sous tension et connecté au réseau amont. Le système comprend en outre une charge adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive fixe, dans lequel les lois de commande comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive à partir d'une mesure de déphasage entre la tension et le courant et à partir d'une mesure d'amplitude de tension ou de fréquence de tension délivrée à la charge de consommation.  o The network is live and connected to the upstream network. The system further comprises a load adapted to consume or produce a fixed reactive power, wherein the control laws comprise at least one control law determining the active power and reactive power setpoint values from a phase shift measurement. between the voltage and the current and from a measurement of voltage amplitude or voltage frequency delivered to the consumption load.
L'invention a également pour objet un procédé de régulation d'une amplitude et d'une fréquence d'une tension électrique délivrée sur un réseau comprenant un dispositif de production d'électricité non régulée et au moins une charge de consommation d'électricité, ledit réseau étant susceptible d'être isolé d'un réseau principal, le procédé étant caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre par un système de régulation selon la description qui précède, et en ce qu'il comprend : The invention also relates to a method of regulating an amplitude and a frequency of an electric voltage delivered on a network comprising an unregulated electricity generating device and at least one load of consumption of electricity, said network being capable of being isolated from a main network, the method being characterized in that it is implemented by a control system according to the preceding description, and in that it comprises :
la détection d'un état initial du réseau,  the detection of an initial state of the network,
- à partir de l'état initial du réseau détecté, la sélection d'au moins une loi de commande de valeurs de consigne de puissance réactive et de puissance active à appliquer aux charges de régulation pour réguler l'amplitude et la fréquence de la tension électrique sur le réseau, et dans lequel les lois de commandes comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active à partir des mesures de l'amplitude de la tension mesurée, et les valeurs de consigne de la puissance réactive à partir des mesures de la fréquence de la tension mesurée.  from the initial state of the detected network, the selection of at least one control law of reactive power setpoint values and of active power to be applied to the regulation loads to regulate the amplitude and the frequency of the voltage on the network, and wherein the control laws comprise at least one control law determining the active power setpoint values from the measurements of the amplitude of the measured voltage, and the reference values of the reactive power to from measurements of the frequency of the measured voltage.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé de régulation selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes : le procédé est mis en œuvre dans un système de régulation comprenant en outre un groupe électrogène, et, si l'état initial du réseau est hors tension et isolé du réseau principal, le procédé comprend : Advantageously, but optionally, the control method according to the invention may further comprise at least one of the following features: the method is implemented in a control system further comprising a generator, and, if the state network is off and isolated from the main network, the method includes:
o la mise sous tension du réseau par le groupe électrogène, o la commande des charges de puissance actives et réactives à des valeurs de consigne fixe,  o powering up the network by the generator, o controlling the active and reactive power loads to fixed setpoints,
o le raccordement du dispositif de production d'électricité non régulée, et  o the connection of the unregulated electricity generating device, and
o la déconnexion du groupe électrogène et la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de commande de régulation en régime stabilisé.  o the disconnection of the generator and the control of the active and reactive power loads according to a regulation control law in steady state.
Le procédé est mis en œuvre dans un système de régulation comprenant un contacteur d'ilotage adapté pour sélectivement raccorder ou déconnecter le réseau au réseau principal, et dans lequel, si l'état initial du réseau est sous- tension et connecté au réseau amont, le procédé comprend :  The method is implemented in a control system comprising an islanding contactor adapted to selectively connect or disconnect the network to the main network, and wherein, if the initial state of the network is undervoltage and connected to the upstream network, the method comprises:
o la commande des charges de puissance actives et réactives à des valeurs de consignes fonction respectivement de la puissance active et de la puissance réactive traversant le contacteur d'ilotage,  o the control of the active and reactive power loads at setpoint values respectively of the active power and the reactive power passing through the islanding contactor,
o l'ouverture du contacteur d'ilotage, et o la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de régulation en régime stabilisé. o the opening of the island contactor, and the control of the active and reactive power loads according to a regulation law under steady state conditions.
Si l'état initial du réseau est sous-tension et déconnecté du réseau amont, le procédé comprend la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de régulation en régime stabilisé.  If the initial state of the network is undervoltage and disconnected from the upstream network, the method comprises the control of the active and reactive power loads according to a steady-state regulation law.
L'invention a également pour objet un procédé de régulation mis en œuvre par un tel système. The invention also relates to a control method implemented by such a system.
Le système de régulation proposé comprend une charge de régulation pouvant consommer ou produire une puissance active variable, une charge de régulation pouvant consommer ou produire une puissance réactive variable, et une unité de commande qui peut piloter ces charges de régulation pour réguler à la fois l'amplitude de la tension et la fréquence de la tension délivrée sur le réseau autonome.  The proposed control system includes a regulating load that can consume or produce variable active power, a regulating load that can consume or produce variable reactive power, and a control unit that can control these regulating loads to regulate both the amplitude of the voltage and the frequency of the voltage delivered on the autonomous network.
Ce système peut réguler l'amplitude et la fréquence de la tension dans différents états dans lesquels peut se trouver le réseau. Notamment, il permet d'amorcer la mise sous tension du réseau lorsque celui-ci est initialement déconnecté d'un réseau principal et hors tension, ou il permet également d'isoler le réseau isolable du réseau principal, sans générer de coupure d'électricité.  This system can regulate the amplitude and frequency of the voltage in different states in which the network may be. In particular, it makes it possible to initiate the powering on of the network when it is initially disconnected from a main network and off, or it also makes it possible to isolate the isolable network of the main network, without generating a power cut. .
Ce système permet également d'assurer une régulation en régime stabilisé, lors duquel le réseau est isolé du réseau principal et néanmoins sous tension, pour satisfaire aux exigences de consommation des charges telles que des équipements électriques domestiques.  This system also makes it possible to provide steady-state regulation, in which the network is isolated from the main network and yet energized, to meet the requirements for consumption of loads such as domestic electrical equipment.
En outre, l'unité de commande peut, lorsque le réseau se trouve isolé du réseau principal et sous tension, mettre en œuvre différentes lois de commandes des valeurs de consigne à donner aux charges de régulation, selon des scénarios pré-enregistrés. Ceci permet de choisir la loi de commande optimale, en fonction par exemple des technologies retenues pour les charges de régulation et des exigences de la charge de consommation sur la tension et la fréquence en termes de précision et de rapidité de régulation.  In addition, the control unit can, when the network is isolated from the main network and under tension, implement different control laws of the set values to be given to the regulation loads, according to pre-recorded scenarios. This makes it possible to choose the optimal control law, as a function, for example, of the technologies selected for the regulation loads and the requirements of the consumption load on the voltage and the frequency in terms of accuracy and speed of regulation.
DESCRIPTION DES FIGURES DESCRIPTION OF THE FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquelles : - La figure 1 représente schématiquement un schéma de régulation classique connu de l'état de la technique, Other features, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, with reference to the appended figures, given by way of non-limiting examples and in which: FIG. 1 schematically represents a conventional control scheme known from the state of the art,
- La figure 2 représente une installation connue comprenant une génératrice asynchrone entraînée par un moteur thermique, alimentant une charge résistive et auto-excitée par un banc de condensateurs,  FIG. 2 represents a known installation comprising an asynchronous generator driven by a heat engine, supplying a resistive load and self-excited by a bank of capacitors,
- La figure 3 représente un schéma monophasé équivalent de l'installation illustrée sur la figure 2,  FIG. 3 represents an equivalent single-phase diagram of the installation illustrated in FIG. 2,
- La figure 4 représente les variations de fréquence et d'amplitude de tension pour deux caractéristiques d'inductance magnétisante illustrée sur la figure 3,  FIG. 4 represents the frequency and voltage amplitude variations for two characteristics of magnetising inductance illustrated in FIG. 3,
- la figure 5 représente schématiquement un schéma de régulation conforme à la présente invention,  FIG. 5 diagrammatically represents a control scheme according to the present invention,
Les figures 6a et 6b représentent un système de régulation selon deux modes de réalisation de l'invention,  FIGS. 6a and 6b show a control system according to two embodiments of the invention,
Les figures 7a et 7b représentent des schémas électriques équivalents d'un système de régulation selon deux variantes de réalisation de l'invention, La figure 8 représente schématiquement les principales étapes d'un procédé de régulation mis en œuvre par le système,  FIGS. 7a and 7b show equivalent electrical diagrams of a control system according to two variant embodiments of the invention. FIG. 8 schematically represents the main steps of a control method implemented by the system.
La figure 9 représente un schéma général de régulation mis en œuvre dans le cadre de l'invention.  FIG. 9 represents a general regulation scheme implemented in the context of the invention.
SCHEMA GENERAL DE REGULATION CONFORME A LA PRESENTE INVENTION GENERAL REGULATION SCHEME IN ACCORDANCE WITH THE PRESENT INVENTION
Comme on l'a illustré sur la figure 5 annexée, selon l'invention une valeur de référence de fréquence Fr est comparée à une valeur de mesure de fréquence Mf pour déterminer, avec ajout d'une correction intégrale, une valeur de consigne de puissance réactive, Cpr, et une valeur d'amplitude de tension, Tr, est comparée à une valeur de mesure d'amplitude de tension Mt pour définir, également avec ajout d'une correction intégrale, une valeur de consigne de puissance active Cpa.  As illustrated in FIG. 5 appended, according to the invention a frequency reference value Fr is compared with a frequency measurement value Mf to determine, with the addition of an integral correction, a power reference value. reactive, Cpr, and a voltage amplitude value, Tr, is compared with a voltage amplitude measurement value Mt to define, also with the addition of an integral correction, an active power setpoint value Cpa.
DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF AT LEAST ONE EMBODIMENT OF THE INVENTION
Système de régulation  Regulation system
En référence aux figures 6a et 6b, on a représenté schématiquement un système de régulation 3 d'un réseau isolable 1 , également appelé micro réseau ou microgrid, doté de moyens de production d'électricité non régulée. Le réseau isolable 1 comporte au moins un générateur 10 d'électricité non régulée, pouvant être du type panneau photovoltaïque, éolienne, gazogène, etc. Aucun générateur 10 n'est doté de moyens de régulation dédiés au contrôle de l'amplitude ou de la fréquence de la tension à ses bornes. Les générateurs 10 sont donc prévus normalement pour fournir de l'électricité à un réseau principal 2 ou réseau amont, qui quant à lui dispose de moyens de régulation et de moyens de production d'électricité régulée. Referring to Figures 6a and 6b, there is shown schematically a control system 3 of an isolable network 1, also called micro network or microgrid, with unregulated power generation means. The isolable network 1 comprises at least one unregulated electricity generator 10, which may be of the photovoltaic panel, wind turbine, gas generator, etc. type. No generator 10 is provided with regulation means dedicated to controlling the amplitude or the frequency of the voltage at its terminals. The generators 10 are therefore normally provided to supply electricity to a main network 2 or upstream network, which in turn has regulation means and regulated electricity generation means.
Le réseau isolable peut également comporter des charges électriques 1 1 auxiliaires, qui sont typiquement les auxiliaires des générateurs 10, comme des pompes appartenant à un gazogène, ou encore les matériels du contrôle commande nécessaires à son fonctionnement. Pour démarrer les générateurs 10 il est donc nécessaire de donner à ces charges 1 1 les puissances actives et réactives qu'elles requièrent.  The isolable network may also include auxiliary electrical charges 1 1, which are typically the auxiliaries of the generators 10, such as pumps belonging to a gas generator, or the control equipment required for its operation. To start the generators 10 it is therefore necessary to give these loads 1 1 the active and reactive powers they require.
Enfin, le réseau 1 peut également comprendre un générateur électrique 12 adapté pour mettre sous tension le réseau lorsque celui-ci est initialement hors tension, et maintenir la fréquence et l'amplitude de la tension dans des plages de valeurs acceptables. Typiquement ce générateur est un groupe électrogène 12.  Finally, the network 1 may also include an electrical generator 12 adapted to power up the network when it is initially off, and maintain the frequency and amplitude of the voltage within acceptable ranges of values. Typically this generator is a generator 12.
Les générateurs 10,12 et les charges auxiliaires 1 1 sont de préférence regroupés dans une zone dite centrale Z.  The generators 10, 12 and the auxiliary charges 1 1 are preferably grouped together in a so-called central zone Z.
Le réseau isolable 1 comporte d'autre part des charges de consommation 13 disposées dans une zone dite de consommation Z', typiquement des clients particuliers disposant d'équipements domestiques. Ces charges sont adaptées pour consommer de la puissance active et pour consommer ou produire de la puissance réactive.  The isolable network 1 also comprises consumption charges 13 arranged in a so-called consumption zone Z ', typically particular customers having domestic equipment. These charges are adapted to consume active power and to consume or produce reactive power.
La zone centrale Z est raccordée électriquement à la zone de consommation The central zone Z is electrically connected to the consumption zone
Z' par un lien électrique interzone 14. Dans certains cas, comme représenté sur la figure 6b, la zone de consommation Z' peut également comprendre un générateur 10 d'électricité non régulée. Ceci n'empêche pas la régulation décrite ci-après. Z 'by an interzone electrical link 14. In some cases, as shown in FIG. 6b, the consumption zone Z' may also comprise an unregulated electricity generator 10. This does not prevent the regulation described below.
En outre, quand le réseau isolable 1 peut être sélectivement raccordé au réseau amont 2 (représenté sur la figure 6a) ou déconnecté de celui-ci, cette connexion sélective est réalisée par un contacteur d'ilotage 15 (représenté sur la figure 6a).  In addition, when the isolatable network 1 can be selectively connected to the upstream network 2 (shown in FIG. 6a) or disconnected from it, this selective connection is made by an islanding contactor 15 (shown in FIG. 6a).
Le système de régulation 3 permet de réguler l'amplitude et la fréquence de la tension délivrée par le ou les générateurs 10 du réseau 1 . A cet effet, il comprend une première charge de régulation 30, adaptée pour consommer ou produire une puissance active variable. The regulation system 3 makes it possible to regulate the amplitude and the frequency of the voltage delivered by the generator (s) 10 of the network 1. For this purpose, it includes a first regulation load 30 adapted to consume or produce a variable active power.
Cette charge de régulation 30 peut comprendre par exemple une ou plusieurs résistances, les résistances pouvant être variables et/ou raccordées au réseau 1 par le biais d'une électronique de puissance ou d'un transformateur avec changeur de prise en charge. La charge de régulation 30 peut également être un système batterie onduleur.  This regulation load 30 may comprise for example one or more resistors, the resistances being variable and / or connected to the network 1 by means of a power electronics or a transformer with on-load tap changer. The regulating load 30 may also be an inverter battery system.
La puissance active consommée ou produite par cette première charge de régulation peut être commandée avec une consigne ΔΡ.  The active power consumed or produced by this first regulation load can be controlled with a setpoint ΔΡ.
Le système de régulation 3 comporte une deuxième charge de régulation 31 , adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive variable. Cette charge 31 peut comprendre par exemple un ou plusieurs condensateurs de capacité variable, des composants d'électronique de puissance comme des onduleurs, ou un compensateur synchrone.  The regulation system 3 comprises a second regulating load 31, adapted to consume or produce a variable reactive power. This load 31 may comprise, for example, one or more capacitors of variable capacitance, power electronics components such as inverters, or a synchronous compensator.
La puissance réactive consommée ou produite par cette deuxième charge de régulation 31 peut être commandée avec une consigne ΔΟ.  The reactive power consumed or produced by this second regulation load 31 can be controlled with a setpoint ΔΟ.
Avantageusement, mais facultativement, le système de régulation peut en outre comprendre une charge réactive fixe 32, consommant ou fournissant une puissance réactive fixe Qf. Advantageously, but optionally, the control system may further comprise a fixed reactive load 32, consuming or providing a fixed reactive power Q f .
Le système de régulation comporte en outre une unité de commande 33, adaptée pour délivrer aux charges de régulation 30, 31 les valeurs de consignes appropriées sur la puissance active et la puissance réactive afin de réguler l'amplitude et la fréquence de la tension sur le réseau.  The control system further comprises a control unit 33, adapted to deliver to the regulating loads 30, 31 the appropriate setpoint values on the active power and the reactive power in order to regulate the amplitude and the frequency of the voltage on the network.
A cet égard, l'unité de commande 33 comporte au moins un capteur 34, adapté pour mesurer :  In this respect, the control unit 33 comprises at least one sensor 34, adapted to measure:
l'amplitude U de la tension délivrée par le générateur 10 à la charge de consommation 13, et  the amplitude U of the voltage delivered by the generator 10 to the consumption load 13, and
la fréquence f de la tension délivrée par le générateur 10 à la charge de consommation 13.  the frequency f of the voltage delivered by the generator 10 to the consumption load 13.
Comme on peut le constater sur les figures 6a et 6b, ces mesures peuvent être réalisées au niveau du lien électrique interzone 14.  As can be seen in FIGS. 6a and 6b, these measurements can be performed at the level of the interzone electrical link 14.
Avantageusement, le ou les capteurs 34 de l'unité de commande 33 sont également adaptés pour mesurer la puissance active Pi et la puissance réactive Qi traversant le contacteur d'ilotage 15. Avantageusement, dans le cas où le réseau 1 comporte un groupe électrogène 12, les capteurs 34 de l'unité de commande sont également adaptés pour mesurer la puissance active PGE et la puissance réactive QGE produites par le groupe 12. Advantageously, the sensor (s) 34 of the control unit 33 are also adapted to measure the active power Pi and the reactive power Qi passing through the islanding contactor 15. Advantageously, in the case where the network 1 comprises a generator 12, the sensors 34 of the control unit are also adapted to measure the active power P G E and the reactive power Q G E produced by the group 12.
En outre, l'unité de commande 33 comporte des moyens de traitement, typiquement un processeur 35, ainsi qu'une mémoire 36, représentés uniquement sur la figure 6a. Le processeur 35 est adapté pour recevoir les mesures des capteurs 34 et pour, à partir de ces mesures, envoyer aux charges de régulation 30, 31 , des valeurs de consigne ΔΡ, ΔΟ. sur la puissance active et la puissance réactive afin de réguler l'amplitude et la fréquence de la tension sur le réseau.  In addition, the control unit 33 comprises processing means, typically a processor 35, and a memory 36, shown only in Figure 6a. The processor 35 is adapted to receive the measurements of the sensors 34 and, from these measurements, to send to the control loads 30, 31, setpoints ΔΡ, ΔΟ. on active power and reactive power to regulate the amplitude and frequency of the voltage on the network.
Pour ce faire, le processeur 35 est adapté pour exécuter sélectivement une pluralité de lois de commandes A, B, C, D, E ou F, qui sont mémorisées dans la mémoire 36. Chaque loi de commande détermine une valeur de consigne respectivement pour la puissance active ΔΡ, et pour la puissance réactive ΔΟ. en fonction de paramètres d'entrées respectifs a et b distincts.  To do this, the processor 35 is adapted to selectively execute a plurality of control laws A, B, C, D, E or F, which are stored in the memory 36. Each control law determines a set value respectively for the active power ΔΡ, and for the reactive power ΔΟ. according to respective input parameters a and b separately.
On a AP=f(a) et AQ=f(b).  We have AP = f (a) and AQ = f (b).
Les lois de commandes A à F présentent des paramètres d'entrées différents qui seront décrits plus en détails ci-après.  The control laws A to F have different input parameters which will be described in more detail below.
La loi de commande exécutée parmi les différentes lois disponibles est choisie par le processeur en fonction de l'état initial du réseau 1 ainsi que des circonstances de la régulation.  The control law executed among the various available laws is chosen by the processor according to the initial state of the network 1 as well as the circumstances of the regulation.
Le réseau 1 peut se trouver dans l'un des états initiaux suivants :  Network 1 can be in one of the following initial states:
il se trouve hors-tension et déconnecté du réseau principal ; le contacteur d'ilotage 15 est ouvert. C'est le cas typiquement lors d'une coupure accidentelle du raccordement du réseau 1 au réseau principal 2.  it is off-line and disconnected from the main network; the islanding contactor 15 is open. This is typically the case when the network connection 1 is accidentally cut off from the main network 2.
Le réseau 1 se trouve sous-tension et connecté au réseau principal 2 ; le connecteur d'ilotage 15 est fermé. C'est le cas lorsque le réseau 1 est toujours alimenté par le réseau principal et qu'on souhaite le déconnecter de ce réseau sans engendrer de coupure d'électricité.  The network 1 is under-voltage and connected to the main network 2; the island connector 15 is closed. This is the case when the network 1 is still powered by the main network and it is desired to disconnect it from this network without generating a power cut.
- Le réseau 1 se trouve sous-tension et déconnecté du réseau principal ; le contacteur d'ilotage 15 est ouvert. C'est le cas lorsque la production d'électricité a été amorcée par le groupe électrogène 12 pour rétablir la tension après une coupure du raccordement du réseau 1 au réseau principal 2. Concernant les deux premiers états initiaux décrits ci-avant, le système de régulation permet de passer le réseau 1 de l'un de ces états initiaux à un état stabilisé dans lequel le réseau 1 est sous-tension t déconnecté du réseau principal, ce qui correspond au troisième état décrit ci-avant. Puis le système de régulation 3 est adapté pour maintenir le réseau dans cet état en régulant la fréquence et l'amplitude de la tension pour satisfaire aux exigences des charges électriques. - Network 1 is under-voltage and disconnected from the main network; the islanding contactor 15 is open. This is the case when the generation of electricity has been started by the generator 12 to restore the voltage after a cutoff of the network connection 1 to the main network 2. With regard to the first two initial states described above, the control system makes it possible to pass the network 1 of one of these initial states to a stabilized state in which the network 1 is under-voltage t disconnected from the main network, which corresponds to the third state described above. Then the control system 3 is adapted to maintain the network in this state by regulating the frequency and amplitude of the voltage to meet the requirements of the electrical charges.
A cet égard, les lois de commandes comprennent quatre lois de commandes A, B, C, D en régime stabilisé, permettant au système de réguler l'amplitude et la fréquence de la tension sur le réseau une fois que celui-ci est sous tension, et deux lois de commande E et F en régime transitoire, permettant au système d'amener le réseau d'un état initial à un état dans lequel il est sous tension et déconnecté du réseau principal. Le détail des lois de commande est décrit plus en détails ci-après.  In this respect, the control laws comprise four steady-state control laws A, B, C, D, allowing the system to regulate the amplitude and frequency of the voltage on the network once it is energized. , and two transient state control laws E and F, allowing the system to bring the network from an initial state to a state in which it is energized and disconnected from the main network. The details of the control laws are described in more detail below.
Enfin le processeur 35 est avantageusement adapté pour commander des actionneurs (non représentés) pour ouvrir et fermer le contacteur d'ilotage et ouvrir et fermer des contacteurs permettant de raccorder les générateurs 10, le groupe électrogène 12, et les charges de régulation 30, 31 au réseau 1 .  Finally, the processor 35 is advantageously adapted to control actuators (not shown) to open and close the islanding contactor and open and close contactors for connecting the generators 10, the generator 12, and the regulating loads 30, 31 to the network 1.
Procédé de régulation Regulation process
En référence à la figure 8, on a schématiquement représenté les principales étapes du procédé de régulation mis en œuvre par le système 3 ci-avant.  With reference to FIG. 8, the main steps of the regulation method implemented by the system 3 above are schematically represented.
Le procédé comprend une première étape 100 de détection d'un état initial du réseau par l'unité de commande 33. Cette étape est mise en œuvre par exemple en mesurant l'amplitude de la tension sur le réseau 1 et en mesurant les valeurs de puissance active et réactive Pi et Qi traversant le contacteur d'ilotage 15.  The method comprises a first step 100 of detection of an initial state of the network by the control unit 33. This step is implemented for example by measuring the amplitude of the voltage on the network 1 and by measuring the values of the active and reactive power Pi and Qi crossing the island contactor 15.
Si la tension dans le réseau est nulle, alors l'état initial est l'état 1 10 hors tension, déconnecté du réseau principal 2.  If the voltage in the network is zero, then the initial state is off state 1, disconnected from the main network 2.
Si la tension dans le réseau est non nulle, et qu'une puissance active et/ou réactive non nulle traverse le contacteur d'ilotage, alors l'état initial est l'état 120 sous tension et connecté au réseau principal 2.  If the voltage in the network is non-zero, and a non-zero active and / or reactive power passes through the islanding contactor, then the initial state is the state 120 under voltage and connected to the main network 2.
Si la tension dans le réseau est non nulle, mais que la puissance active et réactive traversant le contacteur d'ilotage est nulle, alors l'état initial est l'état 130 sous tension et déconnecté du réseau principal.  If the voltage in the network is non-zero, but the active and reactive power passing through the islanding contactor is zero, then the initial state is the state 130 under voltage and disconnected from the main network.
Le procédé comprend ensuite une étape 200 de régulation en fonction de l'état initial du réseau 1 détecté à l'étape précédente. Lorsque l'état initial est l'état 1 10 hors tension et déconnecté du réseau principal 2, le réseau 1 doit être remis sous-tension avant d'être stabilisé. Par conséquent l'étape de régulation 200 comprend une première étape 210 de raccordement du groupe électrogène 12 au réseau et de démarrage du groupe électrogène pour que celui-ci puisse mettre sous tension le réseau 1. The method then comprises a regulation step 200 as a function of the initial state of the network 1 detected in the previous step. When the initial state is off state 1 and disconnected from the main network 2, the network 1 must be re-energized before being stabilized. Consequently, the regulation step 200 comprises a first step 210 for connecting the generator set 12 to the grid and for starting the generator set so that it can power up the network 1.
Ceci amène l'amplitude et la fréquence de la tension délivrée par le groupe électrogène à des valeurs déterminées. De ce fait le groupe électrogène 12 produit de la puissance active PGE et de la puissance réactive QGE-This brings the amplitude and the frequency of the voltage delivered by the generator set to determined values. As a result, the generator set 12 generates active power P G E and reactive power Q G E
Pour ensuite raccorder les sources de production d'électricité non régulée 10 au réseau, l'unité de commande 33 raccorde 21 1 les charges de régulation active 30 et réactive 31 au réseau, et le processeur met en œuvre 212 une loi de commande E, dans laquelle les valeurs de consigne de puissance active et réactive ΔΡ, ΔΟ sont fixes et indépendantes des autres grandeurs du réseau. En d'autres termes, cette loi de commande n'a pas de paramètres d'entrées a et b. In order to then connect the unregulated electricity production sources 10 to the network, the control unit 33 connects 21 1 the active and reactive regulation charges 30 to the network, and the processor implements 212 a control law E, wherein the active and reactive power setpoint values ΔΡ, ΔΟ are fixed and independent of the other magnitudes of the network. In other words, this control law has no input parameters a and b.
L'unité de commande 33 raccorde 213 ensuite le ou les générateurs 10 d'électricité non régulée au réseau, et les met en fonctionnement. De la sorte, les générateurs produisent une puissance active croissante.  The control unit 33 then connects the unregulated electricity generator (s) to the grid and turns them on. In this way, the generators produce a growing active power.
Pour maintenir l'équilibre des puissances actives produites et consommées sur le réseau 1 , le groupe électrogène diminuera la puissance active qu'il produit. Une fois que la puissance active produite par le groupe électrogène passe en- dessous d'un seuil prédéterminé mémorisé dans la mémoire 36, l'unité de commande déconnecte 214 le groupe électrogène.  To maintain the balance of the active powers produced and consumed on the network 1, the generator will decrease the active power it produces. Once the active power produced by the generator passes below a predetermined threshold stored in the memory 36, the control unit disconnects the generator 214.
Le réseau se trouve dans l'état sous-tension et déconnecté du réseau principal 2, qui correspond à l'état initial 130 introduit ci-avant.  The network is in the undervoltage state and disconnected from the main network 2, which corresponds to the initial state 130 introduced above.
L'amplitude et la fréquence de la tension sont ensuite régulées par la mise en œuvre de l'une des lois de commandes A, B, C, ou D décrites plus en détails ci- après.  The amplitude and the frequency of the voltage are then regulated by the implementation of one of the control laws A, B, C, or D described in more detail below.
Lorsque l'état initial du réseau 1 est l'état 120 sous tension et connecté au réseau principal 2, le réseau 1 doit être déconnecté du réseau principal 2 sans générer de coupure.  When the initial state of the network 1 is the state 120 under voltage and connected to the main network 2, the network 1 must be disconnected from the main network 2 without generating a cutoff.
L'étape de régulation 200 comprend une première étape 220 de raccordement des charges de régulation active 30 et réactive 31 au réseau par la commande de leurs contacteurs respectifs. Le processeur 35 de l'unité de commande met ensuite en œuvre 221 une loi de commande F. Cette loi de commande délivre les consignes de puissance active et réactive ΔΡ, ΔΟ. en fonction des valeurs de puissance active Pi et réactive Qi traversant le contacteur d'ilotage 15 et mesurées par les capteurs 34. La loi de commande ajuste les valeurs des consignes pour faire converger la puissance active Pi et réactive Qi traversant le contacteur d'ilotage vers 0. The regulation step 200 comprises a first step 220 for connecting the active and reactive regulation loads 31 to the network by the control of their respective contactors. The processor 35 of the control unit then implements 221 a control law F. This control law delivers the active and reactive power setpoints ΔΡ, ΔΟ. as a function of the active power values Pi and reactive Qi passing through the islanding contactor 15 and measured by the sensors 34. The control law adjusts the values of the setpoints to converge the active power Pi and reactive Qi through the island contactor towards 0.
Pour cette loi F on a ΔΡ=ί(Ρ,) et AQ=f(Q,)  For this law F we have ΔΡ = ί (Ρ,) and AQ = f (Q,)
Par exemple, la loi de commande peut faire augmenter la puissance active consommée par la charge de régulation 30 pour réduire ou augmenter la puissance active traversant le contacteur d'ilotage 15, selon le sens dans lequel la puissance active traverse le contacteur d'ilotage.  For example, the control law can increase the active power consumed by the regulating load 30 to reduce or increase the active power passing through the islanding contactor 15, depending on the direction in which the active power passes through the islanding contactor.
Lorsque l'unité de commande 33 détecte, au moyen des capteurs 34, le moment où la puissance active Pi et réactive Qi traversant le contacteur d'ilotage passe sous une valeur prédéterminée, elle commande 222 le contacteur d'ilotage 15 pour isoler le réseau 1 du réseau principal 2.  When the control unit 33 detects, by means of the sensors 34, the moment when the active power Pi and reactive Qi passing through the islanding contactor passes under a predetermined value, it controls 222 the islanding contactor 15 to isolate the network 1 of the main network 2.
Le réseau se trouve alors dans l'état sous tension et isolé du réseau principal 2 qui correspond à l'état initial 130 introduit ci-avant.  The network is then in the energized state and isolated from the main network 2 which corresponds to the initial state 130 introduced above.
Enfin, lorsque l'état du réseau 1 correspond à l'état sous tension et isolé du réseau principal 2 - que ceci soit un état initial ou un état atteint après la mise en œuvre des lois de commande E ou F, le processeur 35 de l'unité de commande 33 est adapté pour mettre en œuvre 230 une loi de commande parmi les lois A, B, C, et D. Chacune de ces lois a pour objectif de réguler l'amplitude et la fréquence de la tension délivrée par le générateur 10 d'électricité non régulée, c'est-à-dire de faire converger l'amplitude de la tension U vers une valeur prédéterminée U0 et de faire converger la fréquence f vers une valeur prédéterminée f0. Finally, when the state of the network 1 corresponds to the state under voltage and isolated from the main network 2 - whether this is an initial state or a state reached after the implementation of the control laws E or F, the processor 35 of the control unit 33 is adapted to implement 230 a control law among the laws A, B, C, and D. Each of these laws aims to regulate the amplitude and frequency of the voltage delivered by the Unregulated electricity generator 10, that is to say to converge the amplitude of the voltage U to a predetermined value U 0 and to converge the frequency f to a predetermined value f 0 .
Pour réaliser ces convergences, chaque loi de commande modifie les consignes ΔΡ et ΔΟ, la modification de chaque consigne entraînant des variations des paramètres U, f et a, avec a le déphasage entre la tension et le courant.  To achieve these convergences, each control law modifies the setpoints ΔΡ and ΔΟ, the modification of each setpoint causing variations of the parameters U, f and a, with the phase shift between the voltage and the current.
A un instant donné, une seule loi de commande est mise en œuvre par le processeur 35.  At a given moment, a single control law is implemented by the processor 35.
On a représenté dans le tableau 1 un récapitulatif des lois de commandes A à F, et des paramètres à partir desquels ces lois génèrent des valeurs de consigne sur la puissance active et la puissance réactive.
Figure imgf000019_0001
Table 1 shows a summary of the control laws A to F, and the parameters from which these laws generate setpoints on the active power and the reactive power.
Figure imgf000019_0001
Tableau 1  Table 1
La loi A représente une loi conforme à la présente invention assurant la régulation de la fréquence et de la tension sur les réseaux électriques sur lesquels la loi B conforme à l'art antérieur ne fonctionne pas ou n'est pas optimale.  The law A represents a law according to the present invention ensuring the regulation of the frequency and the voltage on the electrical networks on which the law B according to the prior art does not work or is not optimal.
On a représenté sur la figure 9 des schémas de régulation typiques permettant de mettre en œuvre ces lois de commande en déterminant les consignes active ΔΡ à partir du paramètre de mesure a et réactive AQ à partir du paramètre de mesure b.  FIG. 9 shows typical control schemes making it possible to implement these control laws by determining the active setpoints ΔΡ from the measurement parameter a and reactive AQ from the measurement parameter b.
Ainsi, pour la loi A, le processeur 35 calcule la consigne ΔΡ en fonction de U et la consigne ΔΟ. en fonction de f.  Thus, for the law A, the processor 35 calculates the setpoint ΔΡ as a function of U and the setpoint ΔΟ. according to f.
Pour la loi B, le processeur 35 calcule la consigne ΔΡ en fonction de f et la consigne ΔΟ. en fonction de U.  For the law B, the processor 35 calculates the setpoint ΔΡ as a function of f and the setpoint ΔΟ. according to U.
Pour la loi C, le processeur 35 calcule la consigne ΔΡ en fonction de U et la consigne ΔΟ. en fonction de a.  For the law C, the processor 35 calculates the setpoint ΔΡ as a function of U and the setpoint ΔΟ. according to a.
Pour la loi D, le processeur 35 calcule la consigne ΔΡ en fonction de f et la consigne ΔΟ. en fonction de a.  For the law D, the processor 35 calculates the setpoint ΔΡ as a function of f and the setpoint ΔΟ. according to a.
Avantageusement, le processeur 35 sélectionne une loi parmi les lois A à D de régime stabilisé en fonction de scénarios préenregistrés dans la mémoire 36, tenant compte de paramètres tels que :  Advantageously, the processor 35 selects a law among the laws A to D steady state based on pre-recorded scenarios in the memory 36, taking into account parameters such as:
Structure et fonctionnement des charges de régulation active 30 et réactive Structure and operation of the active and reactive regulation loads 30
31 , et 31, and
Exigences des charges de consommation 13 sur la précision de la régulation, en amplitude de tension ou en fréquence. Par exemple, si la charge de régulation réactive 31 est formée par un gradin de condensateurs, elle ne permet pas d'ajuster de façon fine la capacité et donc la puissance réactive qu'elle fournit ou consomme, et dispose aussi de contraintes sur le temps de ré-enclenchement des condensateurs. Requirements of consumption loads 13 on the accuracy of regulation, in amplitude of voltage or in frequency. For example, if the reactive regulation load 31 is formed by a step of capacitors, it does not make it possible to fine-adjust the capacitance and therefore the reactive power that it supplies or consumes, and also has constraints on time. re-engagement of the capacitors.
Si la charge de régulation active 30 est basée sur de l'électronique de puissance, elle permet d'ajuster de façon fine la résistance et donc la puissance active qu'elle consomme, et de manière très rapide.  If the active regulation load 30 is based on power electronics, it allows fine adjustment of the resistance and therefore the active power that it consumes, and very quickly.
Par conséquent, si la charge de consommation 13 est très exigeante sur l'amplitude de la tension et moins sur la fréquence, la loi A conforme à la présente invention est plus appropriée que la loi B car elle permet de répondre rapidement à des variations de tension et donc démontrer une plus grande précision.  Therefore, if the consumption load 13 is very demanding on the amplitude of the voltage and less on the frequency, the law A according to the present invention is more appropriate than the law B because it makes it possible to respond rapidly to variations in voltage and therefore demonstrate greater accuracy.
En référence aux figures 7a et 7b, on va maintenant détailler le principe de mise en œuvre des lois A et B d'une part, et des lois C et D d'autre part, dans le cas où le générateur 10 est une génératrice asynchrone. Referring to Figures 7a and 7b, we will now detail the principle of implementation of laws A and B on the one hand, and laws C and D on the other hand, in the case where the generator 10 is an asynchronous generator .
Sur la figure 7a, on a représenté un schéma électrique équivalent du réseau 2 isolé, où E, φ L1 et Lcc représentent le ou les génératrices 10 :  In FIG. 7a, there is shown an equivalent electrical diagram of the isolated network 2, where E, φ L1 and Lcc represent the generator (s) 10:
E et φ représentent le force électromotrice des génératrices,  E and φ represent the electromotive force of the generators,
L1 est une bobine, elle représente la consommation de puissance réactive des génératrices - dans le cas de génératrices asynchrones il s'agit de l'inductance magnétisante,  L1 is a coil, it represents the reactive power consumption of the generators - in the case of asynchronous generators it is the magnetising inductance,
Lcc est l'impédance de court-circuit des génératrices.  Lcc is the short-circuit impedance of the generators.
R2 et L2 représentent les charges de consommation 13 : R2 and L2 represent the consumption charges 13:
R2 est une résistance variable en fonction de la consommation en électricité d'un client,  R2 is a variable resistance depending on the electricity consumption of a customer,
L2 est une bobine dont la valeur de l'inductance varie en fonction de la consommation en électricité d'un client.  L2 is a coil whose value of inductance varies according to the electricity consumption of a customer.
Enfin, R est une résistance qui représente la charge de régulation 30 de puissance active. La consigne ΔΡ consiste à changer la valeur de la résistance de R. C est un condensateur qui représente la charge de régulation 31 de puissance réactive. La consigne ΔΟ consiste à changer la valeur de la capacitance de C. U est l'amplitude de la tension délivrée à la charge de consommation 13. Dans un tel circuit, la tension Ueq à l'équilibre et la fréquence feq de résonance dépendent des valeurs de la résistance de R et de la capacitance de C. Finally, R is a resistance that represents the active power control load. The set point ΔΡ consists of changing the resistance value of R. C is a capacitor representing the reactive power control charge 31. The set point ΔΟ consists of changing the value of the capacitance of C. U is the amplitude of the voltage delivered to the consumption load 13. In such a circuit, the equilibrium voltage Ueq and the resonance frequency feq depend on the values of the resistance of R and the capacitance of C.
Ainsi, les lois de commandes A et B pilotent les valeurs de consigne pour ajuster les valeurs de résistance de R et de capacitance de C afin de maintenir Ueq au Uo désiré, typiquement 400V, et feq au f0 désiré, typiquement 50Hz. Thus, the control laws A and B drive the set values to adjust the resistance values of R and capacitance of C to maintain U eq at the desired Uo, typically 400V, and f eq at the desired f 0 , typically 50Hz.
Les lois de commandes varient en fonction du réseau et de la nature des charges de régulation.  The control laws vary depending on the network and the nature of the regulatory loads.
Pour pouvoir mettre en œuvre les lois de commande A et B, les positions des charges de régulation 30 et 31 sont quelconques. Le système de régulation peut comprendre, facultativement, une charge réactive fixe. En particulier, les modes de réalisation représentés sur les figures 6a et 6b permettent de mettre en œuvre ces lois de commande.  In order to implement the control laws A and B, the positions of the control loads 30 and 31 are arbitrary. The control system may optionally include a fixed reactive load. In particular, the embodiments shown in FIGS. 6a and 6b make it possible to implement these control laws.
Ainsi selon un exemple non limitatif, comme sur la figure 6a, toutes ces charges peuvent être raccordées au réseau 1 dans la zone centrale. En variante, représentée sur la figure 6b :  Thus, according to a nonlimiting example, as in FIG. 6a, all these charges can be connected to the network 1 in the central zone. In a variant, represented in FIG. 6b:
au moins une charge peut être raccordée au réseau dans la zone centrale Z, par exemple la charge fixe 32,  at least one load can be connected to the network in the central zone Z, for example the fixed load 32,
au moins une charge peut être raccordée au réseau dans la zone de consommation Z', par exemple la charge de régulation réactive 31 , et - au moins une charge peut être raccordée au réseau au niveau du lien électrique interzone 12, par exemple la première charge de régulation 30. at least one load can be connected to the mains in the consumption area Z ', for example the reactive control load 31, and - at least one load can be connected to the network at the interzone electrical link 12, for example the first load regulation 30.
En référence à la figure 7b, le schéma électrique équivalent du réseau isolé 2 est à nouveau représenté, dans le cas où le réseau comprend également une charge réactive fixe 32 représentée par un condensateur C1. With reference to FIG. 7b, the equivalent electrical diagram of the insulated network 2 is again shown, in the case where the network also comprises a fixed reactive load 32 represented by a capacitor C1.
Le sous-ensemble constitué du condensateur C1 , de la bobine L1 et de la bobine Lcc, et délimité par des traits pointillés sur la figure 7b, est un sous- ensemble résonnant. La capacitance du condensateur, c'est-à-dire la puissance réactive fournie ou absorbée par la charge fixe 32, est fixée de sorte que la fréquence de résonance de sous-ensemble soit égale à une fréquence prédéterminée f0. The subset consisting of the capacitor C1, the coil L1 and the coil Lcc, and delimited by dashed lines in Figure 7b, is a resonant subassembly. The capacitance of the capacitor, i.e. the reactive power supplied or absorbed by the fixed load 32, is set so that the subset resonance frequency is equal to a predetermined frequency f 0 .
a étant le déphasage entre la tension U et le courant I dans le réseau, a fournit, lorsqu'il est non nul, une information sur le niveau de production ou de consommation en puissance réactive de la zone de consommation Z'. Lorsqu'à est nul, les puissances réactives produites par la charge de régulation 31 (condensateur C) et consommées par la charge de consommation sont identiques. a being the phase shift between the voltage U and the current I in the network, provided, when it is not zero, information on the level of production or reactive power consumption of the consumption zone Z '. When is no, the reactive powers produced by the regulating charge 31 (capacitor C) and consumed by the consumption charge are identical.
Ainsi, les lois de commande C et D pilotent la valeur de consigne en puissance réactive ΔΟ en fonction de la valeur mesurée du déphasage a, pour maintenir a à 0.  Thus, the control laws C and D drive the setpoint value reactive power ΔΟ as a function of the measured value of the phase shift a, to maintain a to 0.
Dans la loi de commande C, la consigne de puissance active ΔΡ est un changement de la valeur de la résistance de R en fonction de la valeur mesurée de l'amplitude de la tension pour ramener cette amplitude à un niveau prédéterminé U0. In the control law C, the active power setpoint ΔΡ is a change in the value of the resistance of R as a function of the measured value of the amplitude of the voltage to reduce this amplitude to a predetermined level U 0 .
Dans la loi de commande D, la consigne de puissance active ΔΡ est un changement de la valeur de la résistance de R en fonction de la valeur mesurée de la fréquence f pour ramener cette fréquence à une valeur prédéterminée f0. In the control law D, the active power setpoint ΔΡ is a change in the value of the resistance of R as a function of the measured value of the frequency f to reduce this frequency to a predetermined value f 0 .
Pour pouvoir mettre en œuvre les lois de commande C et D, la position des charges de régulation 30, 31 doit respecter les contraintes suivantes : In order to implement the control laws C and D, the position of the regulating loads 30, 31 must respect the following constraints:
- la charge de régulation de puissance réactive 31 doit être raccordée au réseau dans la zone de consommation Z',  the reactive power regulation load 31 must be connected to the network in the consumption zone Z ',
la charge fixe réactive 32 doit être raccordée au réseau dans la zone centrale Z,  the reactive fixed load 32 must be connected to the network in the central zone Z,
Enfin il doit exister un transit de puissance active entre la zone centrale Z et la zone de consommation Z'.  Finally, there must be an active power transit between the central zone Z and the consumption zone Z '.
Ces contraintes sont respectées dans l'illustration de la figure 1 b.  These constraints are respected in the illustration of Figure 1 b.
Le système de régulation proposé permet donc de faire fonctionner un réseau isolable en régime transitoire vers un régime stabilisé dans lequel le réseau est sous tension et déconnecté d'un réseau principal. En outre la régulation de la tension et de la fréquence en régime stabilisé peut être mise en œuvre selon différentes lois de commande, la loi de commande la plus pertinente pouvant être choisie en fonction de la structure du réseau, du type de charges de régulation et des exigences des charges.  The proposed control system therefore makes it possible to operate a transient isolable network to a steady state in which the network is switched on and disconnected from a main network. In addition, the regulation of the voltage and the frequency under steady state can be implemented according to different control laws, the most relevant control law being able to be chosen according to the structure of the network, the type of regulation loads and load requirements.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système de régulation (3) d'une amplitude et d'une fréquence d'une tension électrique délivrée sur un réseau (1 ) comprenant un dispositif de production d'électricité non régulée (10) et au moins une charge de consommation d'électricité (12), ledit réseau étant susceptible d'être isolé d'un réseau principal (2), le système (3) étant caractérisé en ce qu'il comprend : 1. Control system (3) for an amplitude and a frequency of an electric voltage delivered on a network (1) comprising an unregulated electricity generating device (10) and at least one electricity consumption load (12), said network being capable of being isolated from a main network (2), the system (3) being characterized in that it comprises:
une première charge de régulation (30), adaptée pour consommer ou produire une puissance active variable en fonction d'une valeur de consigne de puissance active,  a first regulation load (30) adapted to consume or produce a variable active power as a function of an active power setpoint,
une deuxième charge de régulation (31 ), adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive variable en fonction d'une valeur de consigne de puissance réactive, et  a second regulating load (31), adapted to consume or produce a variable reactive power as a function of a reactive power reference value, and
une unité de commande (33), comprenant :  a control unit (33), comprising:
o au moins un capteur (34) adapté pour mesurer :  at least one sensor (34) adapted to measure:
l'amplitude de la tension délivrée à la charge de consommation, the amplitude of the voltage delivered to the consumption load,
la fréquence de la tension délivrée à la charge de consommation, the frequency of the voltage delivered to the consumption load,
o un processeur (35) adapté pour, à partir des mesures des capteurs, délivrer aux charges de régulation (30, 31 ) des valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive, et dans lequel les lois de commandes comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active à partir des mesures de l'amplitude de la tension mesurée, et les valeurs de consigne de la puissance réactive à partir des mesures de la fréquence de la tension mesurée.  a processor (35) adapted, from the measurements of the sensors, to deliver to the control loads (30, 31) active power and reactive power setpoint values, and in which the control laws comprise at least one law control system determining the active power setpoint values from the measured voltage amplitude measurements, and the reactive power setpoint values from the measurements of the measured voltage frequency.
2. Système de régulation (3) selon la revendication 1 , dans lequel la première charge de régulation (30) comprend au moins une résistance variable, et la deuxième charge de régulation (31 ) comprend au moins un condensateur de capacité variable. 2. Control system (3) according to claim 1, wherein the first regulating load (30) comprises at least one variable resistor, and the second regulating load (31) comprises at least one capacitor of variable capacitance.
3. Système de régulation (3) selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant en outre une charge (32) adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive fixe. 3. Control system (3) according to one of claims 1 or 2, further comprising a load (32) adapted to consume or produce a fixed reactive power.
4. Système de régulation (3) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le processeur (35) est en outre adapté pour mettre en œuvre une pluralité de lois de commandes des valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive, et pour sélectionner une loi de commande à mettre en œuvre en fonction d'un état initial du réseau parmi le groupe suivant : 4. Control system (3) according to one of the preceding claims, wherein the processor (35) is further adapted to implement a plurality of control laws of the set values of active power and reactive power, and to select a control law to be implemented according to an initial state of the network among the following group:
- le réseau est hors tension et isolé du réseau amont,  - the network is de-energized and isolated from the upstream network,
le réseau est sous tension et isolé du réseau amont, et  the network is live and isolated from the upstream network, and
le réseau est sous tension et connecté au réseau amont.  the network is live and connected to the upstream network.
5. Système de régulation (3) selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre une charge (32) adaptée pour consommer ou produire une puissance réactive fixe, dans lequel les lois de commande comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active et de puissance réactive à partir d'une mesure de déphasage entre la tension et le courant et à partir d'une mesure d'amplitude de tension ou de fréquence de tension délivrée à la charge de consommation (13). 5. Control system (3) according to one of claims 1 to 4, further comprising a load (32) adapted to consume or produce a fixed reactive power, wherein the control laws comprise at least one control law determining the active power and reactive power setpoint values from a phase shift measurement between the voltage and the current and from a measurement of the voltage amplitude or voltage frequency delivered to the consumption load (13). ).
6. Procédé de régulation d'une amplitude et d'une fréquence d'une tension électrique délivrée sur un réseau (1 ) comprenant un dispositif de production d'électricité non régulée (10) et au moins une charge de consommation d'électricité (13), ledit réseau étant susceptible d'être isolé d'un réseau principal (2), le procédé étant caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre par un système de régulation (3) selon l'une des revendications précédentes, et en ce qu'il comprend : A method of regulating an amplitude and a frequency of an electric voltage delivered on a network (1) comprising an unregulated electricity generating device (10) and at least one power consumption charge ( 13), said network being capable of being isolated from a main network (2), the method being characterized in that it is implemented by a control system (3) according to one of the preceding claims, and in that it comprises:
la détection (100) d'un état initial du réseau,  detecting (100) an initial state of the network,
- à partir de l'état initial du réseau détecté, la sélection d'au moins une loi de commande de valeurs de consigne de puissance réactive et de puissance active à appliquer aux charges de régulation pour réguler (200) l'amplitude et la fréquence de la tension électrique sur le réseau, et dans lequel les lois de commandes comprennent au moins une loi de commande déterminant les valeurs de consigne de puissance active à partir des mesures de l'amplitude de la tension mesurée, et les valeurs de consigne de la puissance réactive à partir des mesures de la fréquence de la tension mesurée. from the initial state of the detected network, the selection of at least one control law of reactive power setpoint values and of active power to be applied to the regulation loads to regulate (200) the amplitude and the frequency of the electrical voltage on the network, and in which the control laws comprise at least one control law determining the active power setpoint values from measurements of the measured voltage amplitude, and the reactive power setpoint values from the measurements of the measured voltage frequency.
7. Procédé de régulation selon la revendication 6, mis en œuvre dans un système de régulation (3) comprenant en outre un groupe électrogène (12), et dans lequel, si l'état initial du réseau est hors tension et isolé du réseau principal (2), le procédé comprend : 7. Control method according to claim 6, implemented in a control system (3) further comprising a generator (12), and wherein, if the initial state of the network is off and isolated from the main network (2), the method comprises:
la mise sous tension du réseau par le groupe électrogène (210),  the powering of the network by the generator (210),
- la commande des charges de puissance actives et réactives à des valeurs de consigne fixe (21 1 , 212),  the control of active and reactive power loads at fixed setpoint values (21 1, 212),
le raccordement du dispositif de production d'électricité non régulée (213), et la déconnexion du groupe électrogène (214) et la commande (230) des charges de puissance actives et réactives selon une loi de commande de régulation en régime stabilisé.  the connection of the unregulated power generation device (213), and the disconnection of the generator set (214) and the control (230) of the active and reactive power loads according to a steady-state regulation control law.
8. Procédé de régulation selon l'une des revendications 6 ou 7, mis en œuvre dans un système de régulation (3) comprenant un contacteur d'ilotage (15) adapté pour sélectivement raccorder ou déconnecter le réseau (1 ) au réseau principal (2), et dans lequel, si l'état initial du réseau est sous-tension et connecté au réseau amont, le procédé comprend : 8. Control method according to one of claims 6 or 7, implemented in a control system (3) comprising an islanding contactor (15) adapted to selectively connect or disconnect the network (1) to the main network ( 2), and wherein, if the initial state of the network is undervoltage and connected to the upstream network, the method comprises:
la commande des charges de puissance actives et réactives à des valeurs de consignes fonction respectivement de la puissance active et de la puissance réactive traversant le contacteur d'ilotage (221 ),  the control of the active and reactive power loads at setpoint values respectively related to the active power and the reactive power passing through the islanding contactor (221),
l'ouverture du contacteur d'ilotage (222), et  opening the island contactor (222), and
la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de régulation en régime stabilisé (230).  the control of the active and reactive power loads according to a steady-state regulation law (230).
9. Procédé de régulation selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel, si l'état initial du réseau est sous-tension et déconnecté du réseau amont, le procédé comprend la commande des charges de puissance actives et réactives selon une loi de régulation en régime stabilisé (230). 9. Control method according to one of claims 6 to 8, wherein, if the initial state of the network is undervoltage and disconnected from the upstream network, the method comprises controlling the active and reactive power loads according to a law stabilized control system (230).
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