Avec le développement constant des réseaux électriques interconnectés, le fonctionnement des réseaux électriques devient plus économique et plus sûr. Pourtant, ce type d'interconnexion apporte des complexités et des problèmes d'instabilité dans les réseaux électriques comme, par exemple, l'oscillation en basse fréquence et la résonance hypo-synchrone. Ces nouveaux problèmes représentent un défi pour les recherches sur les réseaux électriques. Il est important d'étudier et développer des méthodes efficaces pour améliorer la stabilité des réseaux électriques. Parmi les appareils de FACTS ("Flexible AC Transmission Systems"), un appareil en série - TCSC ("Thyristor-Controlled Series Capacitor") montre un grand potentiel pour sa capacité de commande rapide de l'impédance de la ligne de transmission d'énergie électrique et de commande de la puissance sur la ligne de transmission et pour ses caractéristiques pratiques et économiques. L'objectif principal de ce projet de recherche consiste à développer une méthode pour établir une stratégie de commande unifiée du TCSC avec objectif particulier d'amortir la résonance hypo-synchrone et l'oscillation en basse fréquence des multi-modes de façon efficace et simultanée en plus d'assurer la répartition désirée de la puissance sur les lignes de transmission électrique afin d'améliorer la stabilité des réseaux électriques.

Un modèle dynamique pratique du TCSC est développé pour l'étude de la caractéristique dynamique et un modèle simplifié pratique du réseau électrique avec TCSC est proposé pour la conception du régulateur de TCSC. Selon la méthode de modélisation proposée, une librairie spécialisée, appelée SIMUSTAB, est bâtie pour la simulation de la caractéristique dynamique des réseaux électriques avec TCSC sous MATLAB®/SIMULINK^TM. Ensuite, un mécanisme unifié pour la production de la résonance hypo-synchrone et l'oscillation en basse fréquence est proposé en se basant sur l'analyse de l'interaction de l'amortissement durant la période dynamique d'échange de l'énergie entre le turboalternateur et le réseau de transmission. Une méthode pour l'évaluation de la stabilité et un indice de performance correspondant sont développés pour s'adapter à la conception du régulateur de TCSC avec pour objectif d'améliorer la stabilité. Ceci permet au régulateur conçu de commander l'échange de l'énergie durant le processus dynamique en ajustant l'angle d'amorçage du TCSC afin d'obtenir une interaction avec amortissement positif désiré entre l'altemateur et le réseau de transmission durant la période dynamique. Plusieurs exemples typiques d'analyse et de simulation sont donnés pour valider la méthode proposée et la stratégie de commande unifiée proposée de TCSC en particulier pour le premier modèle de référence de IEEE ("IEEE First Benchmark Model" ) et pour le deuxième modèle de référence de IEEE ( "IEEE Second Benchmark Model" ). Les résultats par l'analyse des valeurs propres et par simulation numérique montrent que le régulateur unifié proposé de TCSC peut amortir simultanément et efficacement la résonance hypo-synchrone et l'oscillation en basse fréquence de multi-modes dans une large plage de fréquences, en plus de maintenir la répartition désirée de la puissance sur les lignes de transmission électrique.

Plusieurs contributions ont été apportées à l'amélioration de la stabilité des réseaux électriques en utilisant l'appareil de TCSC, spécialement la stabilité dynamique, notamment :

• un modèle dynamique du TCSC pour l'étude de la caractéristique dynamique du réseau électrique avec TCSC.
• un modèle simplifié du réseau électrique global avec TCSC adapté à la conception du régulateur de TCSC avec rétroaction locale.
• une boîte d'outils SIMUSTAB pour la simulation de la caractéristique dynamique des réseaux électriques avec des composants électroniques de puissance, ceci enrichira la librairie de logiciels pour les logiciels MATLAB®/SIMULINK^TM.
• un mécanisme unifié basé sur l'analyse de l'interaction de l'amortissement entre l'alternateur et le réseau de transmission de l'énergie électrique pour la production de l'oscillation en basse fréquence et de la résonance hypo-synchrone.
• une méthode d'évaluation de la stabilité dynamique adaptée pour élaborer la stratégie de commande de TCSC de façon plus efficace et plus pratique que les méthodes traditionnelles.
• une stratégie de commande unifiée du régulateur de TCSC avec la rétroaction des variables d'état locales pour amortir l'oscillation en basse fréquence et la résonance hypo-synchrone de multi-modes des réseaux électriques efficacement et simultanément, en plus d'assurer la répartition désirée de la puissance sur les lignes de transmission électrique.
• un régulateur unifié de TCSC avec comme objectif particulier d'améliorer la stabilité dynamique des réseaux électriques.

9 novembre 2001