pfe

Dédicace

PFE/ENSEM/2013

Dédicace

Je dédie ce projet de Fin d’étude à

Ma mère, source de tendresse et d’amour et pour son soutien tout au long de ma vie scolaire.

Mon père, qui m’a toujours soutenu avec amour et volonté, et qui a fait tout le possible pour m’aider.

A mes frères pour leur encouragement et leur bonté.

Ma chère grande famille.

Mes chers ami(e)s, et enseignants.

Tous qui ont collaboré de près ou de loin à l’élaboration de ce travail.

Que Dieu leur accorde santé et prospérité

Gourma Anass

Dédicace

PFE/ENSEM/2013

Dédicace

Je dédiée ce travail à

Ma Mère,

A mon Père Mohamed

A mon oncle El houssine ,

A mes frères : Mourad , younes

A ma Sœur,

A Hicham, Taha, et Brahim Tachtab

Et à tous mes Amis

Abdelhakim Aghazzaf

Remerciement

PFE/ENSEM/2013

Remerciement

C’est avec un réel plaisir que nous exprimons ici nos reconnaissances à tous ceux qui ont

contribué de près ou de loin à l’élaboration de ce travail.

Nous remercions tout d’abord, sans fin, notre Dieu Allah pour ses innombrables bienfaits.

Nous adressons les sincères remerciements à notre encadrant de projet de fin d’études

M.BELFQIH pour ses conseils précieux, son soutien et sa disponibilité.

Nous tenons à remercier, notre encadrant à l’ONEE, M.BELAGUID chef du Service

Réalisation DTC, qui s'est toujours montré coopératif et prévenant par ses conseils et

recommandations pour contribuer à la bonne marche de ce projet de fin d’études. Nous

sommes également sensibles à l’honneur que nous a fait M. MOURCHID pour l’appui qu’il

nous a apporté durant notre séjour à l’ONEE.

Nos remerciements à toute l’équipe de l’ONEE, Direction Transport de Casablanca pour

leur accueil, leur conseil et leur écoute.

Nous adressons nos vives salutations à la Direction de l’ENSEM et à tous le corps

professoral, pour les efforts déployées pour nous assurer la bonne formation.

Enfin, nous exprimons notre profonde gratitude à nos amis ainsi qu’à nos familles qui

nous ont toujours soutenus.

Résumé

PFE/ENSEM/2013

Résumé

Cette étude, menée au sein de l’office nationale d’électricité et d’eau potable(branche

électricité) a pour objectif d’étudier le réseau de transport 225kV de la région de Casablanca

et d’élaborer une analyse paramétrique afin de résoudre les problèmes qui se manifestent dans

le réseau lors du transport d’énergie électrique à savoir : les chutes de tension, les cascades en

surcharges et le non-respect de la règle de sécurité .Une étude de la solution envisagée a été

élaborer pour répondre aux exigences du cahier de charge.

Cette étude s’articule autour de quatre axes : le premier est une description du réseau objet

d’étude et du cahier de charge, le second est une simulation du réseau étudié dans le logiciel

POWERWORLD et la vérification de ces résultats avec la méthode analytique, le troisième

est une analyse paramétrique des résultats de simulation obtenue et le dernier chapitre traite

les solutions proposées.

Abstract

PFE/ENSEM/2013

Abstract

The primary aim of this study, which took place in ONEE (Electrical Branch) is the study

of the 225 kV transmission of Casablanca region and the development of a parametric

analysis which targets the recurrent problems of the network in case of electric power

transmission , such as : voltage drops , waterfalls loads and non-compliance with the security

rule. A study of the proposed solution has been developed to meet the specifications.

This study focuses on four areas: the first is a description of the network, object of study

and the specifications, the second is a simulation of the system studied in POWERWORLD

software along with verification of these results using the analytical method, the third is a

parametric analysis of the simulation results obtained, the fourth containing some proposed

solutions to the problem at hand.

ملخص

PFE/ENSEM/2013

ملخص

ان الهدف الرئيسي من هده الدراسة التي اجريناها بالمكتب الوطني للكهرباء والماء

كيلو فولط لجهة الدار البيضاء الكبرى 222الصالح للشرب هو دراسة خط النقل

وانجاز تحليل بارامتري لحل المشاكل الموجودة في خط نقل الطاقة الكهربائية

كهبوط ضغط الكهرباء وتتالي زيادة الضغط وعدم توافق قاعدة السالمة ,و لقد قمنا

بدراسة حل متوافق مع دفتر التحمالت

تتمحور هده الدراسة حول اربعة فصول حيت ان الهدف من المحور االول هو

التعريف بالخط الدي يجب دراسته اهتم المحور الثاني بمحاكاة هدا الخط في برنامج

والتأكد من مطابقة هده النتائج للطريقة التحليلية , ثم يتطرق الفصل الثالث بدراسة

الهدف من الفصل الرابع هو ايجاد حل للمشاكل بارامترية لنتائج المحاكاة واخيرا

الموجودة في خط النقل

Liste des abréviations

PFE/ENSEM/2013

Liste des abréviations

PERG Programme d’Electrification Rurale Global

EM Elecras Marroquis

PNER Programme National d’Electrification Rurale

DTC Direction Transport Centre Casablanca

THT Très Haute Tension

HT Haute Tension

MT Moyen Tension

BT Basse Tension

MALT Mise à la Terre

PF Power Flow

OPF Optimal Power Flow

FACTS Système de Transmission à Courant Alternatif

TCSC Compensateur Série contrôlé par thyristor

Liste des figures

PFE/ENSEM/2013

Liste des figures

Figure 1: Organigramme de l'O.N.E.E ..................................................................................... 24

Figure 2 : Organisation de la Direction Centrale Transport ..................................................... 25

Figure 3 : Organigramme de la DTC ....................................................................................... 26

Figure 4 : Organigramme de la Division Technique Transport ............................................... 26

Figure 5 : Localisation de la DTC à Ain Sbai .......................................................................... 27

Figure 6 : Cycle d'énergie électrique ........................................................................................ 29

Figure 7 : Localisation de la région de Casablanca .................................................................. 31

Figure 8:Localisation des centrales de production ................................................................... 32

Figure 9 : Schéma d'un poste de transformation ...................................................................... 33

Figure 10 : Schéma globale du réseau 225 kV de la région de Casablanca ............................. 34

Figure 11: Interface simulée du réseau 225 KV sous POWERWORLD ................................. 42

Figure 12 : Schéma du réseau Test ........................................................................................... 50

Figure 13 : Schéma du réseau Test dans POWERWORLD ..................................................... 55

Figure 14: Résultat obtenue par POWERWORLD du réseau Test .......................................... 56

Figure 15: Résultat obtenue sous le programme Matlab .......................................................... 57

Figure 16 : Résultat obtenu par le programme Matlab pour le réseau étudié .......................... 58

Figure 17: Stabilité des réseaux électriques ............................................................................. 65

Figure 18 : Chute de tension dans la région de Casablanca ..................................................... 68

Figure 19 : Puissance transitée dans les lignes ......................................................................... 68

Figure 20: Vérification de la règle de sécurité avec POWERWORLD ................................... 70

Figure 21: Simulation du Blackout .......................................................................................... 71

Figure 22: Application de la fonction contouring dans POWERWORLD .............................. 72

Figure 23 : Compensation du Bus SIDI BOUGUEDRA ......................................................... 74

Figure 24 : Résultats obtenus après la compensation du Bus SIDI BOUGUEDRA ................ 75

Figure 25 : Compensation du bus SIDI BENNOUR ................................................................ 75

Figure 26 : Compensation du bus GHANEM .......................................................................... 76

Figure 27: Compensation du bus LAAWAMAR ..................................................................... 76

Figure 28 : Compensation du bus CHICKER .......................................................................... 77

Figure 29 : Compensation du bus CHICHAOUA .................................................................... 77

Figure 30 : Montage gradateur du FACTS ............................................................................... 80

Figure 31: Montage convertisseur de courant FACTS ............................................................. 80

Figure 32 : Montage convertisseur de tension FACTS ............................................................ 81

Figure 33 : FACTS parallèle .................................................................................................... 83

Figure 34 : FACTS série TCSR ............................................................................................... 84

Liste des figures

PFE/ENSEM/2013

Figure 35: FACTS série TCSC ................................................................................................ 84

Figure 36 : FACTS hybride UPFC ........................................................................................... 85

Figure 37: Modèle du TCSC .................................................................................................... 86

Figure 38: Caractéristique non linéaire du TCSC .................................................................... 87

Figure 39 : Source de tension équivalente du TCSC ............................................................... 88

Figure 40 : Source de courant équivalente du TCSC ............................................................... 88

Figure 41: Le courant à injecter en fonction de l'admittance du TCSC ................................... 89

Figure 42 : Zone critique du réseau 225 kV dans PSAT .......................................................... 89

Figure 43 : Schéma du TCSC dans PSAT ................................................................................ 90

Figure 44: tension bus CHICHAOUA avant correction .......................................................... 90

Figure 45: tension Bus CHICHAOUA après correction .......................................................... 90

Figure 46 : Tension bus GHANEM avant et après FACTS ..................................................... 91

Figure 47 : Tension bus SIDI BENNOUR avant et après FACTS .......................................... 91

Figure 48 : Courbe PV avant et après implantation du FACTS ............................................... 92

Figure 49 : Courbe QV avant et après insertion du TCSC ....................................................... 93

Figure 50 : Réseau de Casablanca corrigé................................................................................ 95

Figure 51: Tension des bus après correction ............................................................................ 96

Figure 52 : Graphe de puissance transitée dans les lignes du réseau corrigé ........................... 98

Figure 53 : Test de la règle de sécurité du réseau corrigée ...................................................... 99

Figure 54 : Bilan des pertes du réseau corrigé ....................................................................... 100

Liste des tableaux

PFE/ENSEM/2013

Liste des tableaux

Tableau 1:Fiche signalétique de l'O.N.E.E .............................................................................. 20

Tableau 2 : Puissance totale installée du parc de production de l'O.N.E.E .............................. 21

Tableau 3: La production totale de l'énergie électrique en 2011 par l'O.N.E.E ....................... 21

Tableau 4: Solde d'échange d'énergie électrique en 2011 ........................................................ 21

Tableau 5 : Nombre de transfo et puissance installée en 2010 ................................................ 22

Tableau 6 : Longueur des lignes de transport en 2010 ............................................................. 22

Tableau 7 : Longueur des lignes de distribution (2009/2010) ................................................. 23

Tableau 8 : Puissance des centrales de production .................................................................. 37

Tableau 9 : Caractéristique des lignes de la région de Casablanca .......................................... 38

Tableau 10 : Charge 225 KV .................................................................................................... 38

Tableau 11 : Charge 60 kV ...................................................................................................... 39

Tableau 12 : Charge hors zone ................................................................................................. 39

Tableau 13 : Variable connue en fonction des nœuds .............................................................. 41

Tableau 14 : Tension et angle dans chaque bus du réseau de Casablanca ............................... 43

Tableau 15 : Puissance transitée dans les lignes en pourcentage ............................................. 44

Tableau 16 : Puissance perdu dans les lignes ........................................................................... 45

Tableau 17 : Donnée du réseau Test ........................................................................................ 50

Tableau 18 : Paramètre des lignes du réseau Test .................................................................... 50

Tableau 19 : Niveau de tension admissible .............................................................................. 63

Tableau 20 : Intensité des lignes proche de l'intensité maximale transmissible ...................... 69

Tableau 21 : Avantage technique des dispositifs FACTS ........................................................ 85

Tableau 22:Tension du réseau après correction ....................................................................... 96

Tableau 23: Puissance transitée dans les lignes du réseau corrigée ......................................... 97

Table des matières

PFE/ENSEM/2013

Table des matières

Dédicace ..................................................................................................................................... 2

Dédicace ..................................................................................................................................... 3

Remerciement............................................................................................................................. 4

Résumé ....................................................................................................................................... 5

Abstract ...................................................................................................................................... 6

7...................................................................................................................................................... ملخص

Liste des abréviations ................................................................................................................. 8

Liste des figures ......................................................................................................................... 9

Liste des tableaux ..................................................................................................................... 11

Table des matières .................................................................................................................... 12

Les mots clés ............................................................................................................................ 15

Introduction générale................................................................................................................ 16

Chapitre 1 : Présentation du réseau 225 kV de Casablanca ..................................................... 17

1.1. Présentation de l’organisme d’accueil........................................................................... 18

1.1.1. Historique ............................................................................................................... 19

1.1.2. Fiche signalétique de l’O.N.E.E (Branche Electricité) .......................................... 20

1.1.3. Mission de l’O.N.E.E (Branche Electricité) .......................................................... 20

1.1.4. Domaine d’activité de l’O.N.E.E (Branche Electricité)......................................... 20

1.1.5. Organisation de l’ONEE (Branche Electricité) ...................................................... 23

1.1.6. Organisation de la Direction Centrale Transport ................................................... 25

1.1.7. Présentation de la Direction Transport Région Centre-Casablanca (DTC) : .... 25

1.1.8. Organigramme de la DTC ...................................................................................... 26

1.1.9. Division Technique Transport ............................................................................... 26

1.2. Présentation du réseau 225 Kv de Casablanca .............................................................. 28

1.2.1. Généralités sur les réseaux électriques.................................................................. 28

1.2.2. Les niveaux de tension de réseaux ......................................................................... 29

1.2.1. Le réseau de transport THT ................................................................................... 29

1.2.2. Le réseau de répartition HT ................................................................................... 29

Table des matières

PFE/ENSEM/2013

1.2.3. Le réseau de distribution MT ................................................................................. 30

1.2.4. Le réseau de livraison BT ...................................................................................... 30

1.2.5. Présentation du réseau 225 Kv de la région de Casablanca ................................... 30

1.2.6. Centrale de production de la région de Casablanca ............................................... 31

1.2.7. Charge existant dans la région de Casablanca ....................................................... 32

1.2.8. Poste de transformation 225 kV/60kV/11kV ......................................................... 32

1.2.9. Le schéma de transport d’énergie électrique de Casablanca .................................. 33

1.3. Cahier de charge ............................................................................................................ 35

Chapitre 2 :Méthodes de calculs de charge et de répartition de puissance .............................. 36

2.1. Caractéristiques du réseau objet d’étude ....................................................................... 37

2.1.1. Puissance des centrales de production ................................................................... 37

2.1.2. Caractéristique des lignes ...................................................................................... 37

2.1.3. Charge .................................................................................................................... 38

2.2. Simulation du réseau 225 KV de Casablanca avec le logiciel POWERWORLD ........ 39

2.2.1. Module statique du POWER WORLD .................................................................. 40

2.2.2. Hypothèse de simulation sous POWERWORLD ................................................ 41

2.2.3. Résultat de simulation ............................................................................................ 42

2.3. Vérification des résultats avec la méthode analytique .................................................. 46

2.3.1. Méthodes de résolution des équations d’écoulement de puissance ....................... 46

2.3.2. Résolution d’un exemple de 3 bus par la Méthode de Newton Raphson ............. 50

2.3.3. Vérification des résultats obtenues par POWERWORLD ..................................... 55

2.3.4. Application informatique de la méthode analytique .............................................. 56

2.3.5. Résultat obtenu par le programme Matlab pour le réseau étudié ........................... 58

Chapitre 3 : Analyse paramétrique du réseau 225 kV de la région de Casablanca .................. 60

3.1. Critères de fonctionnement, de sécurité d’exploitation et de sauvegarde du système . 61

3.1.1. Critères de fonctionnement du système ................................................................. 61

3.1.2. Critère de sécurité du système ............................................................................... 62

3.1.3. Marges de variation admissible des paramètres de contrôle dans l’exploitation : . 62

3.1.4. Comportement du système devant les contingences .............................................. 63

3.1.5. Stabilité des réseaux électriques ............................................................................ 64

3.2. Analyse des résultats de calcul du réseau de Casablanca.............................................. 67

3.2.1. Analyse des résultats de niveau de tension ............................................................ 68

3.2.2. Vérification du dépassement de la charge maximale des lignes ............................ 68

Table des matières

PFE/ENSEM/2013

3.2.3. Vérification de la règle de sécurité ........................................................................ 69

3.2.4. Détermination de la zone critique .......................................................................... 71

Chapitre 4 : Solutions proposées pour la sauvegarde du réseau de Casablanca ....................... 73

4.1. Solution pour l’élimination des chutes de tension ....................................................... 74

4.2. La solution pour garantir la règle de sécurité N-1 ......................................................... 78

4.2.1. Montage de base des dispositifs FACTS ............................................................... 79

4.2.2. Types de FACTS .................................................................................................... 82

4.2.3. Utilisation du TCSC pour la compensation de l’énergie réactive .......................... 85

4.2.4. Simulation du réseau en présence du FACTS ........................................................ 89

4.2.5. Influence du FACTS sur la stabilité du réseau objet d’étude ................................ 92

4.3. Etude de la vulnérabilité du réseau après correction .................................................... 95

4.3.1. Vérification des chutes de tension ......................................................................... 95

4.3.2. Vérification de la cascade en surcharge ................................................................. 97

4.3.3. Vérification de la règle N-1 ................................................................................... 98

4.3.4. Impact de la correction sur le plan énergétique ................................................... 100

Conclusion Générale .............................................................................................................. 102

Bibliographie : ........................................................................................................................ 103

Webographie : ........................................................................................................................ 103

Annexes .................................................................................................................................. 104

Les mots clés

PFE/ENSEM/2013

Les mots clés

Black-out Panne d’électricité qui découle de la perte de stabilité du

réseau

Chute de tension La tension est plus basse en bout de la ligne que son origine

lors du transit du puissance

Cascade en surcharge Succession de mise hors tension des lignes du au mauvaise

répartition des charges

Règle de sécurité N-1 Capacité du réseau à secourir la puissance reportée par une

ligne lors de déclenchement de cette dernière

Load Flow Etude du transit de puissance en tout point du réseau

Newton Raphson Méthode itérative de linéarisation des équations à base du

développement en série de Taylor

Introduction générale

PFE/ENSEM/2013

Introduction générale

Depuis la création des grands réseaux électriques au 20 ème siècle, de grandes pannes

d’électricité (Black-out) phénomènes désastreux se sont produites régulièrement dans le

monde. Les conséquences des Black-out sont à la fois économiques et sociales, même de

courtes interruptions d’électricité peuvent endommager de façon importante des processus

industriels, car la remise en marche de ces processus peut prendre plusieurs heures selon les

cas. De longues interruptions arrêtent les systèmes de communication, de transport et de

distribution d’énergie électrique ce qui provoque une paralysie instantanée du pays.

C’est dans ce sens que l’office nationale d’électricité et de l’eau potable (branche

électricité) prend en considération l’impact économique du Black-out sur l’économie

nationale et étudie la vulnérabilité du réseau de transport contre les perturbations causant à

long ou à court terme ce phénomène à savoir les chutes de tension , les cascades en

surcharges. Ainsi l’équilibre entre la consommation et la production doit être géré sans

oublier les règles de sécurité pour garantir un fonctionnement stable en cas de pertes

d’ouvrages ou de centrales de production.

Face à ses challenges et conscient de la nécessité de devoir améliorer les performances

du réseau 225 kV de la région de Casablanca, le service étude et réalisation de la division

technique et transport de Casablanca sous la responsabilité de Mr.BELAGUID nous a proposé

le présent projet à travers lequel nous devrions mener une étude de vulnérabilité du réseau 225

kV de Casablanca et de proposer des solutions pour corriger ce réseau.

Le contenu est partagé en quatre principaux chapitres :

Le premier chapitre : Comprend une description du réseau étudié et la

présentation du cahier de charge.

Le deuxième chapitre : Est la simulation du réseau, et la vérification de ces

résultats par la méthode analytique.

Le troisième chapitre : Présente une analyse paramétrique des résultats

obtenue.

Le quatrième chapitre : Proposition de la solution et vérification des résultats

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

Chapitre 1 :

Présentation du réseau 225 kV de Casablanca

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

1.1. Présentation de l’organisme d’accueil

L’Office National de l’Electricité et d’Eau Potable (O.N.E.E. (Branche Electricité)) est

un établissement public à caractère industriel et commercial, placé sous la tutelle du Ministère

de l’Energie et des Mines.

Doté de la personnalité civile et de l’autonomie financière O.N.E.E a investi depuis sa

création dans l’exclusivité de la production et le transport. Il assure également la distribution

de l’énergie électrique dans plusieurs provinces du royaume et en milieu rural. Les droits et

obligations de l’O.N.E.E sont définis dans un cahier de charge approuvé par le décret du

1974, lequel définit les conditions techniques, administratives et financières relatives et à

l’exploitation des ouvrages de production, transport et distribution de l’électricité.

En 1963, le nombre de clients directs de l’Office ne dépassait pas les cent mille.

L’O.N.E.E fournit aujourd’hui à plus de 4.5 millions de clients, dont 2,4 millions de clients

directs. Cette énergie est fournie par 24 usines hydroélectriques totalisant une puissance

installée de 1175 MW et de 5 centrales à tribune à gaz et plusieurs centrales diesel totalisant

786 MW et un parc éolien de 50 MW, soit une puissance installée globale de 4516 MW.

Au-delà des chiffres, c’est la diversité des défis que l’ONEE qui ont contribuées à la

richesse de ce parcours aux étapes multiples. De la marocanisation des cadres à la réalisation

d’un réseau de transport interconnecté qui couvre l’ensemble du territoire national, puis

l’investissement en moyens de production pour répondre à une croissance soutenue de la

demande, ensuite l’ouverture de la production au secteur privé et enfin la généralisation de

l’électrification du pays.

Aujourd’hui, le réseau national de transport, interconnecté avec l’Europe et les pays du

Maghreb, couvre la totalité du territoire national. La consommation nationale de l’électricité

dépasse les 21 milliards de KWh et augmente à un rythme moyen de 8 % à 9 % par an.

Enfin, le PERG (Programme d’Electrification Rural Global) a permis la généralisation de

l’accès à l’Electricité en 2007.

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

L’ONEE s’attaque désormais, avec la même volonté, à ces nouveaux défis qui sont la

compétitivité, l’amélioration du service client, l’ouverture à la concurrence et la construction

d’un marché régional.

L’ONEE se donne ainsi l’ambition de demeurer l’opérateur national de référence dans

son secteur une locomotives de l’économie nationale et partenaire constant de ses clients et de

tous les citoyens marocains.

1.1.1. Historique

Après l’indépendance, l’Etat a mis fin à la société Energie Electrique du Maroc en 1963,

et a pris en main le secteur électrique du pays afin de l’organiser, le soutenir et garantir le

service public. L’Office National de l’Electricité a été créé par DAHIR 1-63-226 du 5 Août

1963.

Voici les dates qui ont marqué l’histoire de L’O.N.E.E (Branche Electricité) :

1963 Création de l’ONE par l’état Marocain

1971 Fin aux gérances à caractère municipal de la SMD pour les transférer à des

régies communales autonomes de distribution.

1975 Création d'une Commission Interministérielle de l'Electrification Rurale et du

fonds spécial de l'Office

1978 Lancement du Programme National d'Electrification Rurale (PNER) par les

pouvoirs publics, visant à long terme l'électrification globale du royaume

1982 Lancement de la 1ère phase de ce programme se traduit par l'électrification de

287 villages

1994 Fin de la production exclusive et l’ouverture à la production concessionnelle

1996 Lancement du PERG par l’Office.

2007 1 767 000 foyers ruraux électrifiés, soit plus de 31 640 villages ; Taux

d'électrification rural : 93%.

2010 La production de l’ONE atteint 6343,7 MW.

2011 Fusion l’ONE et de l’ONEP et apparition de l’O.N.E.E.

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

1.1.2. Fiche signalétique de l’O.N.E.E (Branche Electricité)

Dénomination commerciale Office National de l’Electricité et de l’Eau Potable

Siège Social 65 Rue Ottman Ibnou Affane BP 13498 Casablanca

Directeur Général ALI FASSI FIHRI

Forme Juridique Entreprise publique à caractère Industriel et commerciale

Raison Sociale Production, transport et distribution de l’électricité

Identification Fiscale 850.7526

Catégorie d’agent Cadre, maîtrise et exécution

Téléphone (022) 26-55-53 / (022) 22-41-65

Fax (022) 22-00-38 / 30

Activités Transport, production et distribution de l’énergie.

Chiffre d’affaire en 2011 25 348 061 000 DH

Site web www.one.org.ma

Tableau 1:Fiche signalétique de l'O.N.E.E

1.1.3. Mission de l’O.N.E.E (Branche Electricité)

La mission était de gérer la demande globale d’électrique du royaume de façon à :

Satisfaire la demande du pays en énergie électrique, en encourageant les

investissements privé dans la production de l’électricité pour vérifier les meilleures

conditions de cout et de qualité de service.

Gérer et développer le réseau de transport d’électricité.

Distribuer directement ou via intermédiaires, l’énergie électrique sur le territoire

national.

Planifier, intensifier et généraliser l’extension de l’électrification rurale.

Œuvrer pour la promotion et le développement des énergies renouvelables.

1.1.4. Domaine d’activité de l’O.N.E.E (Branche Electricité)

La production

Vue la profonde évolution dans le domaine énergétique mondiale, les principaux défis

de l’O.N.E.E sont :

Assurer l’approvisionnement du pays en énergie électrique

Réduire le poids des importations d’énergie primaire sur la balance commerciale

Favoriser l’implication du secteur privé dans l’investissement pour l’électricité

Mobiliser les énergies renouvelables en tant qu’énergies nationales.

http://www.one.org.ma/

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

A la fin de 2010, la puissance totale installée du parc de production de l’O.N.E.E

s’élève à 6343,7 MW répartit comme suit :

Centrales Puissances installée en MW

Usines hydrauliques 1305,8

Station de Transfert d'Energie par Pompage 464

Centrales thermiques vapeur 2385

Fioul 600

Charbon y compris JLEC 1785

Centrales turbines à gaz 915

Cycle combinés 850

Thermique diésel 203

Total thermique 4353

Eolien 220,9

Total 6343,7

Tableau 2 : Puissance totale installée du parc de production de l'O.N.E.E

A la fin de 2011 la production totale de l’énergie électrique par l’O.N.E.E a atteint 24

363,6 GWh répartit comme suit :

Production thermique 21 315,6 GWh

Production hydraulique 2 005,3 GWh

Production STEP 133,3 GWh

Production Eolien 692,2 GWh

Tiers nationaux 217,2 GWh

Tableau 3: La production totale de l'énergie électrique en 2011 par l'O.N.E.E

Le transport

Ayant pour mission d’assurer le transport de l’énergie électrique et la sécurité

d’alimentation du pays, l’O.N.E.E développe et renforce son réseau de transport qui couvre la

quasi-totalité du territoire national.

D’une longueur totale de 21434 Km en 2011, le réseau de transport national est

interconnecté aux réseaux électriques espagnols et algérien, dans l’objectif est de :

Renforcer la fiabilité et la sécurité d’alimentation

Bénéficier de l’économie potentielle sur le prix de revient du KWh

Intégrer le marché électrique national dans un vaste marché Euro-maghrébin

Pays Solde d’échange de l’énergie électrique(2011)

Espagne 4 494,3 GWh

Algérie 112,7 GWh

Tableau 4: Solde d'échange d'énergie électrique en 2011

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

Avec le renforcement des interconnexions, le Maroc est devenu un carrefour énergétique

entre les deux rives de la Méditerranée.

Pour répondre aux besoins du pays en énergie électrique, l’O.N.E.E a lancé un vaste

programme de développement du réseau national de transport et de mise en place de

véritables « autoroutes de l’électricité » vers les pays voisins. Ce programme comprend :

L’extension et le renforcement des lignes 400 KV, 225 KV, et 60 KV

Un nouveau Dispatching national pour assurer une meilleur gestion technico-

économique des moyens de production et de transport.

La mise en place de la télégestion des centrales.

De plus, le réseau de transport comporte 451 transformateurs THT/HT et HT/MT d’une

puissance totale de 21 917 MVA comme détaillé dans le tableau suivant (Chiffres 2010) :

Niveau de tension Nombre de transfo Puissance installée (MVA)

THT/HT 125 16190

HT/MT 326 6327

Total 451 22517

Tableau 5 : Nombre de transfo et puissance installée en 2010

Concernant le réseau de transport, celui-ci est une composante essentielle du pôle

industriel de l’O.N.E.E, car il permet de relier les unités de production aux centres de

consommation. Le réseau de transport de l’O.N.E.E qui couvre une importante partie du

territoire national est constitué de lignes 400 KV, 225 KV, 150 KV et enfin 60 KV, totalise

une longueur de 20 877 Km, répartie comme suit (Chiffres 2010):

Tension Longueur en KM

400 KV 1413

225 KV 7920

150 KV 147

60 KV 11397

Total 20877

Tableau 6 : Longueur des lignes de transport en 2010

La distribution

La satisfaction de la clientèle et le service public constituent deux axes prioritaires de

l’O.N.E.E qui œuvre en permanence pour l’amélioration de la qualité de service sur le plan

technique et commercial. L’O.N.E.E est :

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

Le premier distributeur d’électricité au Maroc avec une part du marché de 55%

10 direction régionales sur tout le territoire Plus de 4,5 millions de clients dans tout le

monde rural et plusieurs agglomérations urbaines. Le reste de la clientèle étant gérée

par des Régies de distribution publiques ou des Distributeurs privés qui sont eux-

mêmes clients Grands Comptes de la Branche Electricité,

Un réseau commercial de 25 Directions Provinciales et 192 Agences de Service dont

66 Agences de service provinciales,

Une amélioration continue de la qualité de services : externalisation des points

d'encaissement, promotion du prépaiement, mise en place de " SIRIUS ", progiciel

intégré de gestion commerciale, télé conduite régionale

A fin 2011, le nombre de clients a atteint 4 498 446 clients.

Tableau 7 : Longueur des lignes de distribution (2009/2010)

1.1.5. Organisation de l’ONEE (Branche Electricité)

Face au contexte énergétique national caractérisé par une croissance soutenue de la

demande d’électricité, un environnement énergétique mondial difficile et des orientations

stratégiques ambitieuses, une organisation mieux adaptée a été mise en œuvre.

Longueur des lignes en Km

Année 2009 Année 2010

Lignes MT 69059 68310

Lignes BT 134491 162385

Total 203650 251572

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

Pôle Développement

Direction Stratégie et

planification

Direction Projets

Programme Production

Direction Ingénierie et

Réalisation Projets Production

Direction Hydraulique et

Renouvelables

Direction Participants et

Partenariats

Pôle Finance et

commercial

Direction systèmes

d'Information

Direction Affaires

Juridiques

Direction Gestion des

risques

Direction Commercial et

Marketing

Direction Contrôle de

gestion

Direction Financière

Pôle ressources

Direction Ressources Humaines

Direction Moyens

communs

Direction Formation et

développement des

compétences

Direction Approvisionnements et Marchés

Pôle Industriel

Direction Centrale

Production

Direction Centrale

Transport

Direction Centrale

Distribution

Direction Générale

Direction Audit et

Organisation

Direction Sécurité,

Environnement et

Qualité

Division

Communication

Agence Contrôle des

Opérations

Figure 1: Organigramme de l'O.N.E.E

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

1.1.6. Organisation de la Direction Centrale Transport

Figure 2 : Organisation de la Direction Centrale Transport

1.1.7. Présentation de la Direction Transport Région Centre-Casablanca

(DTC) :

La Direction Transport région Centre Casablanca, est un organisme bien structuré qui

vise à réaliser un certain nombre de mission, comme les autres directions, à savoir :

Le développement du réseau de transport,

Le transport de l’énergie électrique des centres de production vers les centres de

consommation,

La gestion globale de la consommation des différentes catégories de clientèle dont les

courbes de charge présentent des profils diversifiés, variables dans le temps et dans

l’espace,

La sécurité d’alimentation assurée par une topologie optimisée et une bonne qualité

de maintenance des ouvrages de transport (postes de transformation et lignes Très

Haute Tension et Haute Tension) et l’optimisation des coûts d’exploitation.

Direction Centrale

Transport

Direction

Operateur Système

Direction Transport

Région Nord

-TANGER-

Direction Transport

Région Centre

-CASABLANCA-

Direction Transport

Région Oriental

-OUJDA-

Direction Transport

Région Sud

-AGADIR-

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

1.1.8. Organigramme de la DTC

Figure 3 : Organigramme de la DTC

1.1.9. Division Technique Transport

L’organigramme de la DTT est comme suit :

Direction Transport

Région Centre

-CASABLANCA-

DICTR : DTC

Service Contrôle de gestion

DR/DCG/TC

Division Exploitation Transport

Casablanca

DICTR/DTC/XC


Afourer

DICTR/DTC/XA


Eljadida

DICTR/DTC/XC

Division Technique Transport

Casablanca

DICTR/DTC/TQ

Service Ressources Humaines

DICTR/DTC/RH

Service Sécurité

DICTR/DTC/S

Service approvisionnements

et gestion des stocks

DICTR/DTC/AS

Division Technique Transport

Casablanca

DICTR/DTC/TQ

Service Etudes

DI/CTC/ET

Service Réalisations

DI/CTC/RE

Figure 4 : Organigramme de la Division Technique Transport

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

La DTC est situé à Boulevard Ahl Laghlam , Ain Sbai Casablanca

Figure 5 : Localisation de la DTC à Ain Sbai

Présentation de la division et de ces missions

La division technique a été créée au sein des directions régionales transport ces dernières

années, lors de la réorganisation de l’année 2010 en vue de coordonner les études de

développement des réseaux électriques et réaliser les études d’ingénierie, de conception et de

rénovation des ouvrages HT.

Son rôle principal est de prendre en charge par ses deux services Etudes et réalisations

tous les études et les suivis des réalisations au sein des divisions régionales Transport à

savoir :

Construction des nouveaux postes sources HT/MT

Renforcements de puissance des postes HT/MT

Refontes ou extension des installations HT/MT

Raccordement du nouveau client HT au réseau ONEE

Examen des dossiers de projets de lotissement, de morcellement et de projets

industriels aux agences urbaines dans le but de veiller au respect des réglementations

en vigueur au droit des ouvrages lignes THT et HT

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

Déviation des lignes traversant des propriétés tierces, à leur demande (Etudes et

travaux parfois)

Réglage des protections

Dessin et mise à jour des dossiers des schémas et plans des postes

Levés topographiques

Assistance techniques aux clients HT dans la réalisation de leur projet

1.2. Présentation du réseau 225 Kv de Casablanca

1.2.1. Généralités sur les réseaux électriques

A notre époque, et sans électricité, la vie quotidienne serait difficilement envisageable, il

est donc nécessaire de savoir la produire de manière efficace et continue. Pour répondre à la

consommation croissante d’électricité, il a fallu inventer et construire des usines (centrales

électriques) capables de produire de l’électricité en grande quantité. Une fois le courant

produit, il doit être amené jusqu’au consommateur. Dans un pays, le transport et la

distribution publique assurent le transit de l’énergie électrique entre les points de production

et les points de consommation.

De la centrale aux abonnés

Les réseaux électriques sont constitués par l’ensemble des appareils destinés à

la production, au transport, à la distribution et à l’utilisation de l’électricité depuis les

centrales de génération jusqu’aux maisons de campagne les plus éloignées.

Les réseaux électriques ont pour fonction d'interconnecter les centres de production tels

que les centrales hydrauliques, thermiques... avec les centres de consommation (villes,

usines...).L'énergie électrique est transportée en très haute tension et haute tension pour

limiter les pertes joules puis progressivement abaissée au niveau de la tension pour

l'utilisateur final.

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

Figure 6 : Cycle d'énergie électrique

1.2.2. Les niveaux de tension de réseaux

Les réseaux électriques sont hiérarchisés d'une façon générale donc la plupart des pays

mettent en œuvre : (Norme CEI 62271)

Un réseau de transport THT (de 362 KV à 800 KV)

Un réseau de répartition HT (de 52 KV à 362 KV)

Un réseau de distribution MT (de 1 KV à 52 KV)

Un réseau de livraison de l'abonné BT 400/230 V

Cette hiérarchie c'est-à-dire les niveaux de tensions utilisés, varient considérablement d'un

pays à l'autre en fonction des paramètres liés à l'histoire électrotechnique du pays, ses

ressources énergétiques, sa surface et finalement des critères technico-économiques.

1.2.1. Le réseau de transport THT

C'est généralement le réseau qui permet le transport de l'énergie depuis les centres

éloignés de production vers les centres de consommation. Le réseau de transport constitue une

vaste grille couvrant le territoire, constitué d’ouvrage capable de fort transit et d’une structure

maillé.

1.2.2. Le réseau de répartition HT

La finalité de ce réseau est avant tout d’acheminer l’électricité du réseau de transport vers

les grands centres de consommation qui sont :

Soit du domaine public avec l’accès au réseau de distribution MT,

Centrale de Production Poste de

Transformation

THT/HT

Poste de

Transformation

HT/MT

Poste de

Transformation

MT/BT

Abonnés HT Abonnés MT Abonnés BT

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

Soit du domaine privé avec l’accès aux abonnés à grande consommation (supérieure à

10 MVA) livrés directement en HT. Il s’agit essentiellement d’industriels tels la

sidérurgie, la cimenterie, la chimie, le transport ferroviaire,...

La structure de ces réseaux est généralement de type aérien maillé.

1.2.3. Le réseau de distribution MT

Tous les clients BT et MT sont desservis par le réseau de distribution alimenté en énergie

électrique provenant des centrales éloignées vers le réseau de transport et de répartition.

Les postes de répartition sont répartis en différents endroits de la zone à desservir et

abaissent la tension à une valeur convenable.

1.2.4. Le réseau de livraison BT

La finalité de ce réseau est d’acheminer l’électricité du réseau de distribution MT

aux points de faible consommation que ça soit public ou privée.

Il représente le dernier niveau dans une structure électrique. Ce réseau permet d’alimenter

un nombre très élevé de consommateurs correspondant au domaine domestique. Sa structure,

de type radial, bouclé ou maillée.

1.2.5. Présentation du réseau 225 Kv de la région de Casablanca

Le Grand Casablanca est l'une des seize régions du Maroc. Elle est située au nord-ouest du

pays et est la région la plus peuplée. Sa superficie est de 1 615 km² pour une population de

4 055 807 habitants . Sa capitale est Casablanca.

Ses frontières sont la région de Rabat-Salé-Zemmour-Zaër au nord, la région de Doukkala-

Abda au sud, Chaouia-Ourdigha à l'est et l'océan Atlantique à l'ouest.

La région du Grand Casablanca se compose de deux préfectures et deux provinces :

Préfecture de Casablanca

Préfecture de Mohammedia

Province de Nouaceur

Province de Médiouna

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

Figure 7 : Localisation de la région de Casablanca

Notre étude est réalisée sur le réseau 225 KV constituant l’artère principale du réseau

national, de par le volume important de la production évacuée ainsi que la forte

concentration des lignes HT, THT.

La zone est caractérisée par une forte activité industrielle et agricole ainsi qu’un

nombre de ménages important.

1.2.6. Centrale de production de la région de Casablanca

Le réseau de Casablanca est alimenté par plusieurs centrales de production, à savoir :

Centrale thermique de Mohammedia

La centrale thermique de Mohammedia est principalement une centrale à charbon

d’une puissance de 600 MW avec des turbines à gaz d’une puissance totale 399MW. Avec

ces 999MW en puissance totale maximale, elle constitue la deuxième plus grande centrale

thermique du Maroc.

Centrale thermique de Jorf Lasfar

La centrale thermique de Jorf Lasfar est divisée en deux unités de production avec une

puissance maximale de 660 MW chacune. C’est une centrale exclusivement à charbon.

Elle constitue la plus grande centrale thermique au Maroc avec ses 1320 MW de

puissance totale maximale.

Centrale hydraulique Al Massira

Située au barrage Al Massira, cette centrale est la seule centrale hydraulique dans la

zone d’étude qui injecte de la puissance directement dans le réseau très haute tension. En

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

fonctionnement normal, cette station travaille en repos, elle est en pleine exploitation lors

des heures de pointes.

Turbines à gaz de Tit Mellil

Au nombre de 6 avec une puissance maximale de 33 MW chacune. Elles totalisent une

puissance maximale de 198 MW. Les turbines à gaz étant caractérisés par une mise en

marche rapide, leur exploitation s’avère majeure pour le rétablissement de l’équilibre

production- consommation.

1.2.7. Charge existant dans la région de Casablanca

Les charges 225 kV concernent les grands industriels de fonderie tels SONASID,

MAGHREB STEEL.

Les charges 60 kV sont ceux consommées par les postes sources située dans

Casablanca, alors que les charges hors zone sont les charges des zones rurales.

1.2.8. Poste de transformation 225 kV/60kV/11kV

La région de Casablanca est constituée de plusieurs postes de transformation

225kV/60, le schéma du poste de transformation est comme suit :

Figure 8:Localisation des centrales de production

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

Chaines d’isolateurTransfo de tension capacitif

Circuit bouchon

Sectionneur 225kV

Disjoncteur 225kV

Transformateur de courant

Sectionneur 225kV

Jeu de Barre 225kV

Sectionneur 225kV

Combinée de mesure

Transformateur 70MVA

Parafoudre

Parafoudre

Sectionneur 60kV

JDB 60kV

TT

Chaines d’isolateur

Transfo de tension capacitif

Combinée de mesure

Sectionneur 60kV avec MALT

Sectionneur 60 kV sans MALT

Sectionneur 60kV

Disjoncteur 60kV

TTPoste 60/22KV

Existant

Départs 22kV

Figure 9 : Schéma d'un poste de transformation

1.2.9. Le schéma de transport d’énergie électrique de Casablanca

Après la collecte des informations concernant le réseau 225 kV de Casablanca nous

élaborons le schéma suivant :

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

MEDIOUNA

TIT MELIL

CTM

M.STEEL ACIERIES

M.STEEL

AIN HARROUDA

LAAYOUNE

LA’WAMAR

DAR BOUAZZA

O.HADDOU

JORF LASFAR 2

SIDI BOUGUEDRA

SIDI OTHMAN

GHANEM

SONASID

SIDI BENNOUR

CHIKER

SETTAT

KHOURIBGA 2

ALMASSIRA

TIZGUI

TAZART

HASSAN 1 UR2

UR1

KHENIFRA

25.108

U.ACIER

25.126

25.104

25.24

25.34

25.58

25.92

25.131

25.87

25.39

JORFLASFAR 1

25.80

25.79

25.145

25.47

25.81

CHICHAOUA

25.90

VERS GLALCHA

25.53

25.50

VERS BENGUERIR

VERS BENGUERIR

25.34

25.121

25.129

Ligne 400 KV

CIMAT

A.EL HANSALI

ERRACHIDIA

25.91

15.46

15.48

25.63

25.33

25.99

25.79

25.32

25.22

25.82

25.51

25.61

25.84 25.94

25.35

25.6625.100

25.17 25.136

25.16

25.69

25.103

25.102

25.58

25.96

25.129

25.36

25.9

25.37

25.7

25.117

25.60

25.57

25.62

25.64

25.83

VERS TENSIFT 2

VERS MY YOUSSEF

VERS TENSIFT VERS OUARZAZATE

VERS ZAERVERS ZAER VERS SHOUL VERS TOULAL

Figure 10 : Schéma globale du réseau 225 kV de la région de Casablanca

Chapitre 1

PFE/ENSEM/2013

1.3. Cahier de charge

O.N.E.E propose l’étude de vulnérabilité du réseau 225 kV de la région de Casablanca afin

de limiter les défaillances et les surcharges du réseau et de garantir les règles de sécurité pour

une qualité de service supérieur. Pour cela il nous été demander de traiter les points suivants :

Présentation du réseau actuelle avec une présentation des différentes puissances

transitées.

Analyse paramétrique du réseau de Casablanca et étude des vulnérabilités

Proposer des solutions pour corriger ce réseau

Planning prévisionnel de notre mission durant notre PFE.

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Chapitre 2 :

Méthodes de calculs de charge et de répartition

de puissance dans le réseau de Casablanca

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

2.1. Caractéristiques du réseau objet d’étude

Les données collectées du réseau 225 kV de la région de Casablanca sont décrites ci-dessous

2.1.1. Puissance des centrales de production

Tableau 8 : Puissance des centrales de production

2.1.2. Caractéristique des lignes

Nom de la centrale P (MW) Q(MVAR)

18 369.44

361.32 277.44

49.8 16.2

JORF LASFAR I 660 166.4

JORF LASFAR II 660 91.6

MEDIOUNA 400kV 313 205

AL MASSIRA

CTM

TIT MELLIL

DE A R (pu) X(pu) C(pu) S max(MVA)

MASSIRA BENGUER 0.01073 0.04156 0.067 218

MASSIRA CHIKER 0.0039 0.01511 0.024 218

BENGUER S.BENNO 0.00801 0.05341 0.08028 301

BENGUER TENSIFT 0.0135 0.04685 0.077 218

B.GUEDRA C.JORF1 0.0136 0.08754 0.142 350

B.GUEDRA CHICHA 0.02127 0.07376 0.121 226

B.GUEDRA S.BENNO 0.01695 0.05546 0.08931 187

C.JORF1 GHANEM 0.00251 0.01618 0.026 350

C.JORF1 GHANEM 0.00258 0.01659 0.02704 350

C.JORF1 LAWAMER 0.01541 0.11457 0.22139 350

C.JORF1 O.HADDOU 0.02153 0.13837 0.22266 350

C.JORF1 MEDIOUNA 0.01985 0.12774 0.20517 350

C.T.M T.MELLIL 0.00336 0.01692 0.02863 301

C.T.M ZAER 0.01053 0.06778 0.114 350

C.T.M ZAER 0.0128 0.05515 0.092 301

C.T.M LYD.LAAY 0.00121 0.0078 0.01272 301

C.T.M MEDIOUNA 0.00336 0.01692 0.029 301

C.T.M A.HARROU 0.00047 0.00316 0.00477 301

C.T.M SETTAT 0.01481 0.06044 0.10338 301

C.T.M ESSHOUL 0.02449 0.07348 0.11928 187

CHICHA GHANEM 0.01126 0.1201 0.24175 602

CHICHA GLALCHA 0.02831 0.11789 0.191 226

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Tableau 9 : Caractéristique des lignes de la région de Casablanca

2.1.3. Charge

Charge 225 kV

Tableau 10 : Charge 225 KV

CHICHA GLALCHA 0.02015 0.13432 0.2163 301

CHICHA C.JORF2 0.02264 0.14571 0.23538 350

CHICHA TENSIF.2 0.01679 0.0563 0.09065 187

CHICHA AGADIR 0.01926 0.1284 0.20676 301

CHIKER S.BENNO 0.01779 0.05584 0.091 162

CHIKER SETTAT 0.01304 0.05333 0.09065 301

GHANEM S.BENNO 0.00696 0.0448 0.075 301

GHANEM S.BENNO 0.01003 0.0441 0.07101 226

GHANEM S.OTHMAN 0.01905 0.12262 0.19834 350

GHANEM SONASID 0.0016 0.01106 0.01749 301

GHANEM SONASID 0.0016 0.01106 0.01749 301

GHANEM ESSHOUL 0.0262 0.17467 0.28119 350

LAWAMER C.JORF2 0.01427 0.07747 0.13 350

LAWAMER D.BOUAZA 0.00345 0.02297 0.03706 301

O.HADDOU MEDIOUNA 0.00373 0.02406 0.03817 301

O.HADDOU D.BOUAZA 0.00227 0.01517 0.02449 301

RIAD ZAER 0.00116 0.00747 0.012 301

S.OTH225 C.JORF2 0.02233 0.12632 0.18963 301

S.OTHMAN T.MELLIL 0.00086 0.00554 0.00954 350

T.MELLIL MEDIOUNA 0.00193 0.01185 0.20039 301

T.MELLIL MEDIOUNA 0.00193 0.01185 0.20039 301

T.MELLIL U.ACIER 0.00047 0.00316 0.00611 301

TOULAL ZAER 0.01327 0.08849 0.1425 301

ZAER ESSHOUL 0.00242 0.01612 0.02592 350

TIZGUI KHOURI.2 0.01768 0.08013 0.12898 226

TIZGUI SETTAT 0.0382 0.12164 0.22826 187

LYD.LAAY A.HARROU 0.00059 0.00395 0.00636 301

MEDIOUNA KHOURI.2 0.01774 0.06392 0.12352 187

MEDIOUNA U.ACIER 0.00166 0.01106 0.02138 301

MEDIO225 M.STEEL 0.003 0.01699 0.02763 301

Charge Puissance active (MW) Puissance réactive (MVAR)

SONASID 86.5 36.8

U.ACIER 73.6 31.4

M.STEEL 14 7

LAAYOUNE 127.9 54.5

AIN HARROUDA 71.8 30.6

DAR BOUAZZA 114.1 48.6

O.HADDOU 147.2 62.7

SIDI OTHMAN 127 54.1

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

charge Puissance active (MW) Puissance réactive (MVAR)

Ligne BENGU - TENSIFT 97.2 28.3

Ligne CTM - ESHOUL 54.8 21.3

Ligne CHICHA - GLALCHA 39.3 -25.5

Ligne CHICHA - GLALCHA 39.3 -25.5

Ligne CHICHA - TANSIFT 2 127.6 81.6

Ligne CHICHA - AGADIR 33.3 -38.9

Ligne GHANEM - ESSHOUL 56.1 8.9

Ligne RIAD - ZAER 101.4 54.7

Ligne TIZGUI - SETTAT 40.5 -20.9

Charge 60 kV

Tableau 11 : Charge 60 kV

Charge hors zone

2.2. Simulation du réseau 225 KV de Casablanca avec le logiciel

POWERWORLD

Afin d’étudier le réseau 225 KV de la région de Casablanca de manière graphique, on

a opté pour la saisi des données du réseau de Casablanca dans le logiciel power world, ce

dernier couvre les besoins de la simulation des réseaux électriques et du calcul du load

flow, Intégré et interactif, il permet l’analyse, et l’optimisation des performances des

réseaux électriques. Il met à la disponibilité de l'utilisateur les méthodes les plus

approuvées dans les secteurs suivants:

Ecoulement de charges.

Ecoulement de charges optimisé.

Bus Charge (MW) Charge (MVAR)

BENGUERIR 32.9 9.4

S.BENNOUR 50.4 15.8

GHANEM 73.6 35.8

SIDI BOUGUEDRA 119.2 56

LAWAMAR 165.9 23.4

TIT MELLIL 317.6 113.2

CTM 150.2 45

ZAER 229.9 149.8

SETTAT 63.8 14.8

KHOURIBGA II 43.6 16

Tableau 12 : Charge hors zone

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Analyse des défauts.

Simulation statique.

Analyse des limites de transit de puissance

POWERWORLD comporte trois modules maîtres :

POWER FLOW ou module statique qui permet la résolution des problèmes de

répartition des charges et des transits de puissance.

Optimal Power Flow (OPF) qui permet de déterminer la meilleure façon de faire

circuler le transit de puissance

Transitent stabilité qui permet de tester la stabilité du réseau

2.2.1. Module statique du POWER WORLD

L’analyse en régime statique (que l’on appelle également analyse d’écoulement de

charge ou Load Flow) est un outil important qui se base sur les méthodes numériques (en

particulier les méthodes de Newton-Raphson et de Gauss-Seidel) afin de déterminer les

différentes puissances actives et réactives transitant dans le réseau, ainsi que les tensions des

différents points de celui-ci.

Cette analyse est déterminante car elle permet à l’opérateur du réseau de planifier les

futures extensions du réseau en prenant compte aussi bien les installations existantes que

celles en projet ou en cours de réalisation.

Ainsi, l’étude en régime statique permet de déterminer les solutions les plus adaptées

et les plus efficaces pour le dimensionnement du réseau.

Ce qui suit un tableau qui contient les paramètres connues et inconnues pour le calcul

du flux de puissance :

Variables connues

Types de nœuds

Slack

Nœuds P-Q

Nœuds P-V

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Tableau 13 : Variable connue en fonction des nœuds

Le calcul de la répartition de charge est un problème de résolution du système du

réseau, constitué des lignes de transmission et des transformateurs, et décrit par l'équation

algébrique matricielle linéaire suivante :

Tel que :

Les analyses d’écoulement de charge (Load Flow) réalisées par le logiciel peuvent se

baser sur plusieurs méthodes, dont la méthode de Newton-Raphson ou la méthode de Gauss-

Seidel. Ce dernier permet en effet de choisir l’une de ces méthodes.

Les études et simulations réalisées à l’aide du logiciel seront basées sur la méthode de

Newton-Raphson car celle-ci nécessite moins d’itérations que les autres méthodes, de plus

cette méthode est la mieux adaptée aux réseaux de taille importante, comme ce qui est le cas

pour le réseau objet d’étude.

2.2.2. Hypothèse de simulation sous POWERWORLD

La simulation ci-dessous suppose que le réseau de transport de Casablanca est symétrique

c’est-à-dire que les trois phases des lignes sont équilibrés et de même caractéristique puisqu’il

s’agit d’un schéma unifilaire.

Puisque le logiciel n’offre pas la configuration des protections donc on peut visualiser le

blackout puis que ces derniers n’agissent pas au défaut du réseau.

On suppose que les charges sont en régime statique, ainsi leur valeur sont constante dans

le temps ce qui implique un écoulement de puissance constant.

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Figure 11: Interface simulée du réseau 225 KV sous POWERWORLD

2.2.3. Résultat de simulation

Tension et angle dans les Bus

Depuis POWERWORLD on a pu relever les résultats de tension dans chaque bus :

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Bus Records

Number Name Area Name Nom kV PU Volt Volt (kV) Angle (Deg) Load MW Load Mvar Gen MW Gen Mvar Switched Shunts MvarAct G Shunt MWAct B Shunt MvarArea Num Zone Num

1 MEDIOUNA 1 225 0.99789 224.526 0.47 0 0 1 1

2 TIT MELLIL 1 225 1.00235 225.53 -0.43 271.1 112.4 18 369.44 0 0 1 1

3 CTM 1 225 1 225 0 125.5 38.5 361.32 277.44 0 0 1 1

4 ZAER 1 225 0.97084 218.439 -1.79 113.2 69.1 0 0 1 1

5 M.STEEL 1 225 0.99909 224.795 0.08 14 7 0 0 1 1

6 AIN HARROUDA1 225 0.99895 224.764 -0.09 25 11 0 0 1 1

7 LAAYOUNE 1 225 0.99822 224.6 -0.16 68.6 30.6 0 0 1 1

8 DAR BOUAZZA1 225 0.92651 208.464 4.52 55.6 25.2 0 0 1 1

9 LA'WAMAR 1 225 0.84602 190.355 0.33 176.7 96.4 0 0 1 1

10 SETTAT 1 225 0.92402 207.904 0.74 60 6.3 0 0 1 1

11 KHOURIBGA II1 225 0.98192 220.933 -0.57 32 15.4 0 0 1 1

12 O.HADDOU 1 225 0.94199 211.949 2.92 124.4 57.4 0 0 1 1

13 SIDI OTHMAN1 225 0.9986 224.685 -0.74 105.1 51.1 0 0 1 1

14 CHIKER 1 225 0.87032 195.822 3.71 0 0 1 1

15 AL MASSIRA 1 225 0.86102 193.729 3.63 49.8 16.2 0 0 1 1

16 BENGUERIR 1 225 0.8218 184.905 1.86 202.7 83.6 0 0 1 1

17 SONASID 1 225 0.88867 199.951 13.01 10.5 5.2 0 0 1 1

18 S.BENNOUR 1 225 0.85505 192.387 7.57 35.3 14.5 0 0 1 1

19 GHANEM 1 225 0.88909 200.045 13.05 137.8 5.5 0 0 1 1

20 CHICHAOUA 1 225 0.73919 166.318 -4.79 300.2 51.1 0 0 1 1

21 SIDI BOUGUEDRA1 225 0.81205 182.71 4.12 99.3 29.1 0 0 1 1

22 JORF LASFAR I1 225 0.89951 202.39 14.27 660 166.4 0 0 1 1

23 JORF LASFAR II1 225 0.90136 202.806 16.07 660 91.6 0 0 1 1

24 U.ACIER 1 225 1.00102 225.229 -0.28 32 8.3 0 0 1 1

On remarque que plusieurs bus souffrent du problème de chute de tension, puisque leur

tension est inférieure à la tension admise.

Puissance transitée dans les lignes

POWERWORLD permet aussi de relever les puissances transitées dans les lignes de

manière aussi sous forme de tableau avec le pourcentage de transit par rapport à la puissance

limite des lignes comme suit :

Tableau 14 : Tension et angle dans chaque bus du réseau de Casablanca

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Tableau 15 : Puissance transitée dans les lignes en pourcentage

D’après le résultat du tableau ci-dessus, 3 lignes présentent de dépassement par rapport à

la puissance de transit 70 %.

Perte de puissance dans les lignes

Le tableau ci-dessous déterminera les pertes dans les lignes à savoir les pertes de

puissance active et réactive.

N de line S limit S transit pourcentage 70% Slimite

1 mediouna-tit mellil1 135.1 45 70

2 mediouna-tit mellil2 135.1 45 70

3 mediouna-maghreb steel 39.5 13 70

4 mediouna-laawamar 117.2 33 70

5 mediouna-khouribga 2 36.1 19 70

6 mediouna-o,haddou 285 95 70

7 mediouna-u.acier 119.6 40 70

8 tit mellil-ctm 46.1 15 70

9 tit mellil-sidi othman 117.3 34 70

10 tit mellil-u,acier 95.8 32 70

11 ctm-zaer1 74.9 25 70

12 ctm-zaer2 61.8 18 70

13 ctm-M,steel 31.1 10 70

14 ctm-ain harrouda 60.9 20 70

15 ainharrouda-laayoune 33.6 11 70

16 laayoune-ctm 41.6 14 70

17 darbouazza-o,haddou 183.6 61 70

18 dar bouazza-jorf lasfar2 218.4 62 70

19 laawamar-jorf lasfar1 159.8 46 70

20 settat-ctm 114.3 38 70

21 settat -chiker 119.6 40 70

22 o,haddou-jorf lasfar1 125.8 36 70

23 chiker-almassira 52.3 24 70

24 chiker-sidi bennour 89.2 55 70

25 almassira-benguerir 1 94.5 43 70

26 benguerir-sidi bennour1 136.9 45 70

27 Sonasid-ghanem1 5.9 2 70


29 sidi bennour-ghanem1 169.7 56 70

30 sidi bennour-ghanem2 170.1 75 70

31 sidi bennour-sidi bouguedra 1 97.4 52 70

32 ghanem-jorf lasfar11 117.7 34 70



35 chichaoua-sidi bouguedra1 135.5 60 70

36 chichaoua-jorf lasfar 21 169 40 70

37 sidibouguedra-jorf lasfar11 160 46 70

line

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Tableau 16 : Puissance perdu dans les lignes

D’après le tableau précédant on remarque que l’énergie réactif total perdu dans les lignes

est égal à 408.38 MVAR ce qui est équivalent à 36.26 % de l’énergie réactif produite par les

centrales de production de la région de Casablanca ce qui est énorme.

Le total de l’énergie active perdu dans les lignes est équivalent à 73.13 ce qui équivalent à

3.54 % de l’énergie active produit ce qui est pas mal.

Line Records

From NumberFrom Name To Number To Name Circuit Status Xfrmr MW Loss Mvar Loss

6 AIN HARROUDA 7 LAAYOUNE 1 Closed NO 0.01 0.04

15 AL MASSIRA 14 CHIKER 1 Closed NO 0.14 0.55

15 AL MASSIRA 16 BENGUERIR 1 Closed NO 1.29 5

16 BENGUERIR 18 S.BENNOUR 1 Closed NO 2.22 14.82

20 CHICHAOUA 23 JORF LASFAR II1 Closed NO 11.84 76.18

14 CHIKER 18 S.BENNOUR 1 Closed NO 1.87 5.86

14 CHIKER 10 SETTAT 1 Closed NO 2.18 8.93

3 CTM 4 ZAER 2 Closed NO 0.4 2.59


3 CTM 2 TIT MELLIL 1 Closed NO 0.07 0.36

3 CTM 7 LAAYOUNE 1 Closed NO 0.02 0.14

3 CTM 10 SETTAT 1 Closed NO 2.27 9.25

3 CTM 5 M.STEEL 1 Closed NO 0.01 0.05

3 CTM 6 AIN HARROUDA1 Closed NO 0.02 0.12

19 GHANEM 17 SONASID 1 Closed NO 0 0

19 GHANEM 18 S.BENNOUR 1 Closed NO 2.74 17.65

19 GHANEM 23 JORF LASFAR II1 Closed NO 2.3 14.77



22 JORF LASFAR I 1 MEDIOUNA 1 Open NO 0 0

22 JORF LASFAR I 12 O.HADDOU 1 Closed NO 3.84 24.66

22 JORF LASFAR I 9 LA'WAMAR 1 Closed NO 5.5 40.88

22 JORF LASFAR I 19 GHANEM 1 Closed NO 0.44 2.84


23 JORF LASFAR II 8 DAR BOUAZZA1 Closed NO 7.93 43.04

9 LA'WAMAR 8 DAR BOUAZZA1 Open NO 0 0

9 LA'WAMAR 1 MEDIOUNA 1 Closed NO 2.74 17.63

1 MEDIOUNA 5 M.STEEL 1 Closed NO 0.05 0.27

1 MEDIOUNA 11 KHOURIBGA II1 Closed NO 0.23 0.84

1 MEDIOUNA 24 U.ACIER 1 Closed NO 0.24 1.59

12 O.HADDOU 1 MEDIOUNA 1 Closed NO 3.04 19.63

12 O.HADDOU 8 DAR BOUAZZA1 Closed NO 0.89 5.96

21 SIDI BOUGUEDRA 22 JORF LASFAR I1 Closed NO 5.28 34.01

21 SIDI BOUGUEDRA 20 CHICHAOUA 1 Closed NO 7.15 24.79

21 SIDI BOUGUEDRA 18 S.BENNOUR 1 Closed NO 2.2 7.2

13 SIDI OTHMAN 23 JORF LASFAR II1 Open NO 0 0

13 SIDI OTHMAN 2 TIT MELLIL 1 Closed NO 0.12 0.76

2 TIT MELLIL 24 U.ACIER 1 Closed NO 0.04 0.29

2 TIT MELLIL 1 MEDIOUNA 2 Closed NO 0.47 2.17


Somme 73.13 408.36

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

2.3. Vérification des résultats avec la méthode analytique

Aujourd’hui l’approche analytique représente une très grande proportion utilisée dans

l’évaluation de la fiabilité et la vulnérabilité des réseaux électriques au détriment des

simulations, c’est pour cela afin de valider les résultats de POWERWORLD nous adopterons

la méthode analytique qui consiste à représenter le système sous forme mathématique et

résoudre algébriquement le modèle mathématique équivalent. Nous allons d’abord résoudre le

problème de la répartition des charges manuellement, vérifier les résultats manuelle avec

POWERWORLD pour un réseau test et développer une application MATLAB pour valider le

réseau étudier, ensuite nous allons déterminer le point critique et faire une analyse du réseau

corrigée avec la solution proposé .

2.3.1. Méthodes de résolution des équations d’écoulement de puissance

Les équations nodales d’un réseau de N barres peuvent êtres écrites sous la forme

suivante :

[ ]

[

]

[

]

(1)

L’équation nodale pour la barre k est :

∑ (2)

La puissance complexe délivrée à la barre k est donnée par :

( ) (3)

La résolution analytique des équations du Power Flow est très difficile, ainsi ces

équations doivent être résolues numériquement avec une des méthodes suivantes :

Méthode de Gauss-Seidel

Méthode de Newton-Raphson

Méthode découplée de Newton

Méthode découplée rapide (FDLF)

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Dans notre étude nous adoptant dans notre résolution du problème par la méthode de

Newton-Raphson .

2.2.4.1. Application de la méthode Newton-Raphson

Dans le problème d’écoulement de puissance, les équations non-linéaires à résoudre sont :

∑ ( ) (4)

∑ ( (5)

Posons :

* +

[

]

[ ]

[

]

( ) [ ( ) ( )

]

[ ( )

( ) ( )

( )]

(6)

Les équations (4) et (5) deviennent :

( ) ∑ ( ) (7)

( ) ∑ ( ) (8)

Avec k=2,3,…N.

On peut écrire :

( )

[ ( )

( ) ( )

( )]

[ ∑ ( )

∑ ( )

∑ ( )

∑ ( )

]

[

]

(9)

On peut décomposer la fonction f(x) en série de Taylor autour d’un point :

( )

|( )

|

( ) (10)

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

En négligeant les termes d’ordre élevé, on a : ( )

( ) (11)

On déduit *

+

[ ( )] (12)

La fonction

( ) est définie comme la matrice Jacobienne :

( )

( )

[

]

( )

(13)

Les éléments de la matrice Jacobienne J sont donnés comme suit :

Si (14)

( )

( )

( )

( )

Si

∑ ( ))

( )

( ) ∑ ( )

∑ ( ))

( )

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

( ) ∑ ( )

K,n=2,3,…….N

En résumé, la méthode Newton Raphson appliquée au problème d’écoulement de

puissance peut être réalisée en quatre étapes comme montré ci-après.

Au i ème pas d’itération, la solution est ( ) [ ( ) ( )

]

[ ( )

( ) ( )

( )]

(15)

Etape 1 : Calculer ( ) [ ( ) ( )

] [ [ ( )]

[ ( )]] (16)

Etape 2 : Calculer la matrice Jacobienne

Etape 3 : Utilisant la méthode d’élimination de Gauss, résoudre l’équation suivante :

[ ( ) ( ) ( ) ( )

] [ ( ) ( )

] [ ( ) ( )

] (17)

Pour trouver la variation de x (qui est [ ( ) ( )

])

Etape 4 : Calculer la nouvelle valeur de x :

( ) [ ( ) ( )

] [ ( ) ( )

] [ ( ) ( )

] (18)

Le processus d’itération commence avec la valeur initiale x(0) et il termine lorsque la

solution converge ou le nombre limite d’itération est dépassé. Les critères de convergence

sont souvent basés sur la différence de puissance ( )[critère de puissance] plutôt que sur la

différence de tension ( )[critère de tension].

Pour Chaque barre de génération (tension contrôlée),la tension est connue et la

fonction ( ) n’est pas requise .Par conséquent, on peut éliminer les éléments suivants :

La tension dans le vecteur x

L’élément dans le vecteur y

La colonne correspondante aux dérivées partielles par rapport à dans la matrice J

La rangée correspondante aux dérivées partielles de ( ) dans la matrice J.

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

A la fin de chaque itération, pour chaque barre de génération (tension contrôlée), on

calcule :

( ) ∑ ( ) (19)

Et aussi :

( ) (20)

Si dépasse la valeur limite, la barre sera changée en barre de charge avec fixée à sa

valeur limite et une nouvelle valeur sera calculée.

2.3.2. Résolution d’un exemple de 3 bus par la Méthode de Newton

Raphson

Considérons le réseau simple à trois barres montré dans la figure suivante :

G

G

B1 B2

B3

Ligne 1 Z1=0.1+j0.2

Ligne 2

Z2=0.05+j0.15

Ligne 3

Z3=0.04+j0.12

0.5 pu

2.4 puV1=1.0 0

V3 =1.05

P3=1.2 pu

Figure 12 : Schéma du réseau Test

Les données du réseau :

Barre Type V

(pu)

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

1 Référence 1.0 0 0 0

2 Charge 0 0 2.4 0.5

3 Génération

(tension

constante)

1.05 1.2 0 0 5 -5

Tableau 17 : Donnée du réseau Test

Les paramètres des lignes :

Ligne Connexion ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

1 1-2 0.1 0.2 0 0.0 3.0

2 1-3 0.05 0.15 0 0.0 3.0

3 4-5 0.04 0.12 0 0.0 3.0

Tableau 18 : Paramètre des lignes du réseau Test

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

calcul de la matrice des admittances

[

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )]

[

]

[

]

Les variables définies pour les trois barres du réseau sont :

Barre B1 (barre de référence)

Barre B2 (barre de charge)

Barre B3 (barre de génération)

L’equation du réseau s’ecrit :

[

] [

] [

]

Ou

A partir de l’equation du réseau . On peut exprimer les courants

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

Les complexes conjugués des courants I1, I2, I3 sont:

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

( )

( ) ( )

Ou encore:

( )( ) ( )( ) ( )( )

( )( ) ( )( ) ( )( )

( )( ) ( )( ) ( )( )

Les puissances complexes délivrées aux trois barres B1, B2 et B3 sont:

( )

( )

( )

Les puissances actives et réactives sont données par les six équations suivantes:

( ) (

) ( )

( - - ) ( ) ( - -

)

( - - ) ( -

-

)

( )

( ) ( - - ) ( - - )

( )

( ) ( )

( ) ( )

( )

Ce sont les six équations non-linéaires à résoudre par la méthode Newton-Raphson

Posons : [

] [

] [

] ( ) [

( ) ( ) ( )

]

Ou :

[

( ) ( ) ( )

] [

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

]

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

La matrice jacobienne :

( )

[

]

Les éléments de la matrice J sont:

( ) ( )

( )

( ) ( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) ( )

Valeur initiale

Posons comme valeur initiale pour x: ( ) [

( ) ( ) ( )

] [

]

Etape 1 : calculer ( ) [ ( ) ( )

] [ [ ( )]

[ ( )]] [

( )

( )

( )]

( ) [

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

]

Etape 2 : Calculons la matrice Jacobienne J(0)

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

( )

[

]

[

]

( ) ( ) ( )

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( ))

( ) ( ) ( ) ( )

Étape 3:

Utilisant la méthode d’élimination de Gauss, résoudre l’équation suivante:

[ ( ) ( ) ( ) ( )

] [ ( ) ( )

] [ ( ) ( )

]

Pour trouver la variation de x qui est [ ( ) ( )

]

L’quation à resoudre est :

[

] [

( ) ( ) ( )

] [

]

On peut résoudre cette équation par la méthode d’élimination de Gauss ou par la

méthode de Cramer ou en calculant l’inverse de la matrice J(0):

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

[

( ) ( ) ( )

] [

]

[

] [

]

Étape 4: Calculons la nouvelle valeur de x:

( ) [ ( ) ( )

] [ ( ) ( )

] [ ( ) ( )

]

On a : ( ) [

( ) ( ) ( )

] [

( ) ( ) ( )

] [

( ) ( ) ( )

]

[

( ) ( ) ( )

] [

] [

] [

] (δ2 et δ3 sont en radian)

Ceci est la valeur de [

] après la première itération

Donc,après la première itération , on a :

( ) ( )

. ( ) ( )

( )

( )

(

2.3.3. Vérification des résultats obtenues par POWERWORLD

On trace le schéma sur POWERWORLD et on fait entrer les valeurs appropriés

Figure 13 : Schéma du réseau Test dans POWERWORLD

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Après avoir dessiné le schéma du réseau 3Bus ainsi que les valeurs des tableaux 21,22

on obtient les résultats suivants :

On procède à la vérification des deux résultats obtenus, la méthode analytique

manuelle et le logiciel de simulation POWERWORLD, on fait appel au calcul de l’écart de

tension et d’angle entre les deux méthodes pour valider les résultats. On admet l’écart

maximum pour les deux variables.

Calcul de l’ecart entre les deux résultat (résultat manuelle et résultat

POWERWORLD)

Ecart en tension :

3,3 %

Ecart en angle :

1 %

Conclusion :

D’apres les résultats obtenues on remarque que les résultats obtenues manuellement

sont proches des résultats de POWERWORLD, et puisque la methode de Newton

Raphson est une methode analytique de linearisation on procèdera donc à sa

programmation sous Matlab pour diminuer l’ecart des deux variables etudiées.

2.3.4. Application informatique de la méthode analytique

Pour faciliter la tache des calcul,surtout pour un grand réseau comme Casablanca,on

procèdera à la programmation de la mèthode sous Matlab.le code de programmation Matlab

sera décrit dans l’annexe 2.

Figure 14: Résultat obtenue par POWERWORLD du réseau Test

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Résultat obtenue par le programme pour le réseau Test 3 Nœuds

On vérifie les résultats obtenus par le calcul manuel de la méthode et le programme,

après le calcul des écarts on obtient :

Ecart en tension :

3,4 %

Ecart en angle :

1 %

Les résultats obtenus par le logiciel POWERWORLD et le programme Matlab :

Ecart en tension :

0.5 %

Ecart en angle :

0.5 %

On remarque que le résultat de programmation de la méthode est très proche des

résultats obtenue par POWERWORLD.

Figure 15: Résultat obtenue sous le programme Matlab

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

Conclusion

Après avoir vérifié les résultats obtenus du programme Matlab avec POWER WORLD

pour le réseau 3bus, on va utiliser cette application informatique pour la vérification des

résultats obtenus pour le réseau de Casablanca avec POWERWORLD.

2.3.5. Résultat obtenu par le programme Matlab pour le réseau étudié

Les résultats obtenus pour le réseau objet d’étude avec Matlab

Figure 16 : Résultat obtenu par le programme Matlab pour le réseau étudié

Chapitre 2

PFE/ENSEM/2013

On vérifie les résultats obtenus par le tableau 14 et le programme,on obtient :

Ecart en tension :

1.5 %

Ecart en angle :

1.5 %

Conclusion

Les résultats obtenu par les deux applications semble les mêmes avec un écart

admissible. Donc les résultats de simulation obtenus par POWERWORLD sont corrects

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

Chapitre 3 :

Analyse paramétrique du réseau 225 kV de la

région de Casablanca

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

3.1. Critères de fonctionnement, de sécurité d’exploitation et de

sauvegarde du système électrique:

3.1.1. Critères de fonctionnement du système

On distingue quatre situations possibles de fonctionnement du système électrique :

Situation normale :

Situation dans laquelle toutes les variables de contrôle qui caractérisent l’état du système

se trouvent dans les marges de fonctionnement normal dans lequel les critères de sécurité

devant les contingences, sont remplis, notamment :

Les utilisateurs raccordés au réseau ont un régime normal d’alimentation,

Aucun ouvrage n’est en régime de surcharge,

Les critères de sûreté de fonctionnement et de secours sont assurés,

La fréquence et la tension sont maintenues à l’intérieur de leurs plages normales,

réglementaires ou normatives, en tout point du système.

Situation d’alerte :

Situation dans laquelle, bien que les valeurs des grandeurs électriques soient dans les

plages normales, les critères de sécurité face aux contingences, ne sont plus remplis.

Situation d’urgence :

Situation où une ou plusieurs variables du système présentent des valeurs en dehors des

marges de fonctionnement normal.

Sont inclus dans cet état les cas dans lesquels on enregistre une certaine interruption de

l’alimentation électrique à caractère régional.

Situation de reprise de service :

Situation caractérisée par la perte d’alimentation partielle ou totale du système électrique

et dans laquelle l’objectif principal est la reprise ordonnée, sûre et rapide du service.

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

3.1.2. Critère de sécurité du système

Paramètres de contrôle de la sécurité du système électrique :

Les paramètres permettant de contrôler l’état du système électrique sont :

La fréquence,

Les tensions dans les nœuds du réseau géré,

Les niveaux de charges dans les différents éléments du réseau de transport

(lignes, transformateurs et appareillages associés).

Niveau des échanges sur les interconnexions.

Contingences devant être considérées dans les analyses de sécurité

Les contingences qui doivent être considérées dans les analyses de sécurité sont :

La simple défaillance d’un quelconque élément du système (groupe de production

le plus puissant en service, jeu de barres, ligne régionale ou d’interconnexion,

moyen de transformation ou de compensation) (critères de sécurité N-1),

Dans les situations exceptionnelles, lorsque la mise en pratique des mesures

d’exploitation suite à une contingence nécessitant un temps excessif, comme cela

peut se produire avec la remise en service d’un groupe thermique, la défaillance

de l’équipement de production d’une région sera également considérée.

3.1.3. Marges de variation admissible des paramètres de contrôle dans

l’exploitation :

Fonctionnement normal du système :

La fréquence :

Le fait de l’interconnexion du système électrique marocain avec le système

électrique européen et au système maghrébin, les marges de variation de la

fréquence seront conformes aux consignes de l’UCTE (Union for the

Coordination of Transmission of Electricity (Europe) pour le maintien de la

fréquence.

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

La fréquence nominale du système marocain est de 50 Hz. Les variations

normales des fréquences considérées sont comprises entre 49,85 Hz et 50,15 Hz.

En cas de fonctionnement d’une partie du système marocain en réseau séparé, le

dispatching national veillera à maintenir la fréquence dans les limites de cette

bande

La tension :

En fonctionnement normal, les profils de tension doivent être maintenus dans les

marges admissibles au niveau des différents nœuds du réseau géré.

Les tensions en situation normale doivent être comprises dans les limites

suivantes :

Tableau 19 : Niveau de tension admissible

La charge :

Les niveaux de charge des installations du réseau de transport ne doivent pas dépasser la

capacité nominale des transformateurs et des lignes, néanmoins des surcharges transitoires de

20%, avec une durée limite de 20 minutes, peuvent être admises pour les lignes.

3.1.4. Comportement du système devant les contingences

Le système devra maintenir ses paramètres de contrôle dans les limites indiquées ci-après

pour les contingences suivantes :

Défaillance simple (critère de sécurité N-1):

Aucune coupure de courant ne doit se produire,

Aucune surcharge permanente ne doit se produire dans les lignes du réseau de

transport, des surcharges transitoires pouvant être admises jusqu’à 20%, avec une

durée limite de 20 minutes.

Aucune surcharge permanente ne doit se produire dans les transformateurs, sauf en

hiver, pendant lequel il est admis, comme critère général, une surcharge maximale de

10%, de leur puissance nominale. Cette limite peut varier en fonction des

Niveau Minimal Maximal

400KV 360 (90%) 420 (105%)

225KV 202.5 (90 %) 245 (108.7%)

150KV 135 (90 %) 165 (110%)

60KV 54 (90 %) 66 (110%)

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

caractéristiques consécutives de chaque transformateur et de la réaction de ce dernier

devant les surcharges.

Contingences dues au déclenchement d’une unité de production dont le

recouplage nécessite un temps plus long :

Les coupures de courant ne doivent pas se produire. Ce genre de contingence sera pris

en considération lorsque les mesures palliatives d’exploitation suite à la défaillance

d’un groupe dont le recouplage nécessite un temps plus long.

Dans ces cas, on analysera ce type de contingence en prenant en considération les

différentes situations envisagées pour le système et, en particulier, la sensibilité du

comportement du système, en cas de contingence, en fonction de la demande

prévisionnelle du système général.

3.1.5. Stabilité des réseaux électriques

La stabilité est un problème crucial dans les réseaux électriques depuis les années

1920.Beaucoup de blackouts de grande ampleur provoqués par l’instabilité du réseau

électrique ont illustré l'importance de ce problème. La stabilité du réseau électrique est

semblable à celle de n'importe quel système dynamique et a des principes mathématiques

fondamentaux.

La stabilité des réseaux électriques est définie en général par leur capacité de rester à un

point de fonctionnement stable après l’apparition d’une petite perturbation et de retrouver un

point de fonctionnement stable après l’apparition d’une grande perturbation.

Un système électrique moderne est un processus multi-variables d'ordre élevé dont la

réponse dynamique est influencée par un grand nombre de dispositifs (générateurs, charges,

actionneurs divers, etc.) ayant des caractéristiques et des temps de réponse différents. La

stabilité est un état d'équilibre entre des forces d'opposition. Selon la topologie du réseau, les

conditions d'exploitation du système et les formes de perturbation, les différentes séries de

forces d'opposition peuvent mener à différentes formes d'instabilité.

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

Comme présenté dans la figure ci-dessous le problème de stabilité du réseau électrique

peut être classifié en trois catégories: la stabilité d'angle rotorique, la stabilité de fréquence et

la stabilité de tension.

Stabilité des réseaux

électriques

Stabilité de fréquence

Stabilité de tensionStabilité d’angle

rotorique

Figure 17: Stabilité des réseaux électriques

Classification

Les systèmes électriques sont soumis à de petites et grandes perturbations. Les petites

perturbations sont des changements de charge continuels. Les grandes perturbations sont des

courts circuits sur des lignes, des pertes de générateurs, des pertes de postes de

transformation,etc. Ils peuvent changer la structure (topologie) des réseaux électriques du fait

de l’isolation des éléments en défaut par les protections.

Selon la forme des perturbations, la stabilité d'angle rotorique peut être divisée en la

stabilité d'angle de petite perturbation et la stabilité transitoire (la stabilité d'angle de grande

perturbation). Et la stabilité de tension peut également être divisée en stabilité de tension de

grande perturbation et stabilité de tension de petite perturbation. Le cadre de temps des

problèmes de stabilité est différent. Il est variable de quelques secondes à quelques dizaines

de minutes.

Stabilité d'angle rotorique

La stabilité d'angle rotorique est la capacité des machines synchrones d'un système

électrique interconnecté à rester au synchronisme après une perturbation. Elle dépend de la

capacité à maintenir ou à rétablir l’équilibre entre le couple électromagnétique et le couple

mécanique de chaque machine synchrone dans le système. L'instabilité d’angle rotorique se

produit sous forme d'une apparition suivie d'une augmentation des oscillations angulaires de

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

quelques générateurs menant à la perte du synchronisme de ces derniers avec d'autres

générateurs.

Stabilité de fréquence

La stabilité de fréquence est la capacité d'un système électrique à maintenir sa fréquence à

la suite d'une grave perturbation résultant en un déséquilibre significatif entre la production et

la consommation. L'instabilité se manifeste sous la forme de variations de fréquence

soutenues menant au déclenchement de générateurs et/ou de charges.

Stabilité de tension

La stabilité de tension est la capacité d'un système électrique à maintenir, à partir d'un état,

initial donné, les tensions stables en tous ses nœuds après une perturbation.

Elle dépend de la capacité à maintenir ou à rétablir l'équilibre entre la demande de charge

et la puissance fournie du réseau électrique. L'instabilité se produit sous la forme d'une baisse

ou d'une augmentation de tension progressive dans certains nœuds. Un résultat possible d'une

instabilité de tension est la perte de charges dans une zone, ou le déclenchement de lignes de

transport et d'autres éléments par leurs systèmes de protection conduisant à des pannes en

cascade.

La diminution progressive des tensions aux nœuds peut également être associée à

l'instabilité d’angle rotorique. Par exemple, la perte de synchronisme de machines d'une

centrale (l’angle rotorique entre deux groupes de machines approche 180°) provoque une

baisse rapide de la tension à proximité de la centrale.

L’écroulement de tension est le processus par lequel la séquence des événements

accompagnant l’instabilité de tension conduit à un blackout, ou du moins à des tensions

anormalement basses dans une partie importante du système électrique. Le moteur de

l'instabilité de tension est habituellement la réponse des charges à une perturbation. La

puissance consommée par les charges, qui devrait théoriquement diminuer avec la tension,

tend à être restaurée par l'action des régulateurs de tension et des transformateurs à régleur en

charge. Les charges reconstituées augmentent alors le stress sur le réseau haute tension en

augmentant la consommation de puissance réactive, et causent à leur tour une dégradation de

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

tension. Une situation rare provoquant une instabilité de tension se produit lorsque la

dynamique de la charge tente de rétablir la consommation au-delà de la capacité du réseau de

transport et de la production connectée.

3.2. Analyse des résultats de calcul du réseau de Casablanca

La maîtrise de la sûreté de fonctionnement du système électrique (ou sûreté du système)

est au coeur des responsabilités de l’ONEE Elle se définit comme l’aptitude à :

Assurer le fonctionnement normal du système ;

Limiter le nombre d’incidents et éviter les grands incidents ;

limiter les conséquences des grands incidents lorsqu’ils se produisent.

Il peut arriver qu’un événement important au niveau de la production, du réseau ou de la

consommation amorce un scénario exceptionnel qui peut aboutir à une panne étendue ou «

blackout ».

Ce type d’incident de grande ampleur a toujours pour origine l’un ou plusieurs des trois

grands phénomènes suivants, qui se succèdent et/ou se conjuguent :

- les chutes de tension ;

- la non vérification de la règle N-1 ;

- les surcharges en cascade.

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

3.2.1. Analyse des résultats de niveau de tension

Pour mieux analyser les résultats obtenus du tableau 14 on procède à sa visualisation sous

forme de graphe.

Figure 18 : Chute de tension dans la région de Casablanca

D’après les résultats présentés ci-dessus, on remarque qu’en mode normale le réseau est

atteint par des chutes tensions, puisqu’ils sont éloignées des centrales de production, alors

qu’à la point de consommation la tension est forte aux nœuds du réseau ou les centrales

débitent.

3.2.2. Vérification du dépassement de la charge maximale des lignes

Les résultats du tableau 15 sont présentés ci-dessous :

Figure 19 : Puissance transitée dans les lignes

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

bus

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37

Puissance transitée dans les lignes

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

Line Records

From NumberFrom Name To Number To Name Circuit Status Xfrmr MW From Mvar From MVA From Lim MVA % of MVA Limit (Max)

12 O.HADDOU 1 MEDIOUNA 1 Closed NO 130.1 -235.5 269 301 94.7

19 GHANEM 23 JORF LASFAR II1 Closed NO -271.4 -20 272.1 301 91.7

Les lignes MEDIOUNA-OULAD HADDOU,SIDI BENNOUR-GHANEM2,GHANEM-

JORF LASFAR2, présentent des dépassement par rapport à 70 % de la puissance limite.

La puissance transitée dans les lignes O.HADDOU-MEDIOUNA,GHANEM-JORF

LASFAR, est proche de la puissance transitée ce qui provoquera leur échauffement et leur

allongement ainsi à toute instant l’ouvrage pourra déclencher.

Ces lignes peuvent être dangereuses pour les personnes dans des conditions exceptionnel

à savoir la période du froid, car la distance de sécurité ne peut plus être respecté aussi le

matériel peut être aussi endommagé, ce qui engendrera le déclenchement des lignes.

Le transit supporté auparavant par ces ligne va alors se reporter dans d’autres chemins

électriques en raison du maillage du réseau de transport, risquant de provoquer de nouvelles

surcharges. C’est alors l’amorce d’un phénomène de cascade (c’est-à-dire d’une succession de

mises hors tension des lignes), qui peut conduire à la mise hors tension de vastes zones du

réseau.

3.2.3. Vérification de la règle de sécurité

Dans l’exploitation d’un système électrique, on rappelle qu’il est possible à tout instant

que des éléments du réseau ou des groupes de production déclenchent, d’où la nécessité que

les autres lignes intactes puissent supporter cette défaillance à certain niveau, on visualise sur

POWER WORLD cette règle.

Les lignes concernées par cette règle sont :

La ligne OULAD HADDOU Ŕ JORF LASFAR 1

La ligne JORF LASFAR 2 - DAR BOUAZZA

Tableau 20 : Intensité des lignes proche de l'intensité maximale transmissible

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

Figure 20: Vérification de la règle de sécurité avec POWERWORLD

Le déclenchement de cette ligne présente un BLACKOUT ce qui est un gros problème

pour le réseau maillé de Casablanca, les lignes sont incapables de secourir la puissance

transitée de la ligne déclenché et ensuite un déclenchement en cascade de toutes les lignes

voisines, c’est ce qui est présenté par la figure suivante :

Déclenchement

un de ces lignes

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

Figure 21: Simulation du Blackout

3.2.4. Détermination de la zone critique

Dans un réseau de transport d’énergie, la zone critique constitue une zone sensible qui

génère plusieurs causes d’instabilité du réseau électrique à savoir les chutes de tension, les

cascades en surcharges.

Une fois cette zone est localisée on procède à la recherche des solutions pour résoudre le

problème de stabilité locale qui s’étend sur tout le réseau.

Pour localiser cette zone on peut procéder à la fonction contouring dans POWERWORLD

Chapitre 3

PFE/ENSEM/2013

Figure 22: Application de la fonction contouring dans POWERWORLD

Après avoir appliqué cette commande, on aperçoit 2 zones dans notre réseau étudié, zone

de couleur bleu qui présente des problèmes d’instabilités et de chute de tension alors que

l’autre zone présente une zone normale sans problème d’instabilité.

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

Chapitre 4 :

Solutions proposées pour la sauvegarde du

réseau de Casablanca

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

4.1. Solution pour l’élimination des chutes de tension

Pour résoudre le problème de chute de tension dans la zone critique , on procèdera à la

compensation local dans chaque bus de cette zone pour localiser le point optimal de la

compensation.

Compensation du bus de SIDI BOUGUEDRA

On compense le Bus de SIDI BOUGUEDRA de 89.6 MVAR comme suit :

Figure 23 : Compensation du Bus SIDI BOUGUEDRA

On relève les résultats obtenus de POWERWORLD et on trace les courbes de tension

comme suit :

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

Figure 24 : Résultats obtenus après la compensation du Bus SIDI BOUGUEDRA

La compensation de 89.6 MVAR dans ce Bus nous a permis d’obtenir des tensions

admises dans les bus de la région de Casablanca sauf pour le bus 20.

Compensation de SIDI BENNOUR

On compense le bus SIDI BENNOUR avec 91.6 MVAR on obtient :

Figure 25 : Compensation du bus SIDI BENNOUR

Après la compensation toutes les tensions sont admises sauf pour le bus 20.

180

185

190

195

200

205

210

215

220

225

230

235

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Bus Tension admise 202,5 KV

170

180

190

200

210

220

230

240

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Bus

Tension admissible 202,5 KV

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

Compensation GHANEM,LAAWAMAR,CHIKER

On compense simultanément le Bus GHANEM avec 82.2 MVAR, LAAWAMAR avec 82

MVAR et CHICKER avec 91.94 MVAR on obtient :

Figure 26 : Compensation du bus GHANEM

Figure 27: Compensation du bus LAAWAMAR

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Bus Tension admise 202,5 Kv

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Bus

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

Figure 28 : Compensation du bus CHICKER

On remarque qu’après la compensation de ces zones tous le réseau de Casablanca ne

présentent plus de chute de tension sauf pour le bus 20 qui est le bus CHICHAOUA, alors

nous allons compenser ce bus pour voir les résultats.

Compensation du bus CHICHAOUA

On compense dans le bus CHICHGAOUA avec 73 MVAR , on obtient :

Figure 29 : Compensation du bus CHICHAOUA

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Bus Tension admise 202,5 KV

185

190

195

200

205

210

215

220

225

230

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Bus

Tension admise 202,5

Tension 225

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

Après la compensation dans ce bus, le réseau objet d’étude de Casablanca ne présente plus

de chute de tension.

Conclusion

La compensation dans les nœuds qui se trouvent dans la zone critique nous a permis

de déterminer le point optimal de compensation qui est le bus CHICHAOUA

4.2. La solution pour garantir la règle de sécurité N-1

La règle de N-1 garantit le bon fonctionnement du réseau de transport lorsqu’une ligne

déclenche, alors pour que cette règle soit satisfaite et vu du maillage du réseau la puissance

doit être reporté dans les lignes électriques lors du déclenchent des lignes endommagées, donc

la réactance de la ligne doit être diminué pour permettre plus de transit de puissance, c’est

dans ce cas que le FACTS intervient.

Avec leurs aptitudes à modifier les caractéristiques apparentes des lignes, les FACTS sont

capables d’accroitre la capacité du réseau dans son ensemble en contrôlant les transits de

puissances. Il est donc important de souligner que les dispositifs FACTS ne peuvent pas

augmenter la capacité thermique des lignes de transport. En revanche, ils permettent d’utiliser

les lignes plus proches de cette limite en repoussant d’autres limitations, en particulier celles

liées à la stabilité.

Technologie des FACTS

Les dispositifs FACTS sont conçus sur la base d’éléments semi-conducteurs de puissance

jouant le rôle d’interrupteurs très rapides. Il existe trois familles de dispositifs qui peuvent être

classées selon leurs modes de commutation :

les diodes, dont toutes les commutations sont spontanées ;

les thyristors, commandables uniquement à l’amorçage ;

les éléments auto-commutés, qui peuvent être soit des thyristors avec capacité

d’extinction, soit des transistors.

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

4.2.1. Montage de base des dispositifs FACTS

Les éléments semi-conducteurs sont assemblés pour former des valves et des

convertisseurs. Les FACTS sont des dispositifs ayant des puissances allant jusqu’à quelques

centaines de mégawatts. A ce jour, les valeurs nominales des semi-conducteurs de puissance

atteignent 5-10 KV pour la tension et 1-5 KV pour le courant. Pour atteindre la tenue en

tension désirée, il est nécessaire de connecter plusieurs éléments en série.

La valeur en courant souhaitée est obtenue en disposant plusieurs éléments en parallèle.

En général, on veille à ce que les semi-conducteurs assemblés présentent des caractéristiques

similaires, de sorte que la tension se repartît de manière uniforme et qu’un élément ne soit pas

plus sollicité qu’un autre. Des considérations sur les vitesses de commutation et sur les pertes

entrent également en jeu.

Dans ce qui suit, les termes diode et thyristor sont employés pour parler d’un ensemble

d’éléments connectés de façon à obtenir les caractéristiques voulues. Trois familles de

montages sont utilisées comme base à l’ensemble des dispositifs FACTS :

les gradateurs ;

les convertisseurs de courant ;

les convertisseurs de tension

Pour chacun d’eux, Plusieurs variantes ont été développées, cependant le principe de

fonctionnement reste le même.

Montage de base utilisée dans les dispositifs FACTS

Le gradateur ou variateur de courant se comporte comme un interrupteur. Il est formé de

deux thyristors montés en antiparallèle qui forment une valve. Chaque thyristor peut être

amorcé durant une des deux alternances. Si l’un ou l’autre des thyristors conduit, la tension

apparait aux bornes de la charge . Si les deux thyristors sont bloqués, aucun courant ne

circule et la tension sur la charge est nulle. Le contrôle de l’instant d’allumage des thyristors

permet de faire varier le courant dans le circuit

Chapitre 4

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Z

Figure 30 : Montage gradateur du FACTS

Le convertisseur de courant est composé de six thyristors GTO montée en pont et d’une

inductance placée du cotée continu. Le courant continu circulant dans l’inductance L a

toujours une seule polarité. L’inversion du sens d’échange de la puissance se fait en inversant

la polarité de la tension continue, par le contrôle de l’instant de l’amorçage des thyristors.

pour absorber la puissance réactive, l’angle d’allumage des thyristors est de 90 degré et le

courant de ligne est en retard de 90 dégrée sur la tension correspondante. Pour fournir la

puissance réactive, l’angle d’amorçage doit être différé de 180 .dans ce cas, le courant est en

avance 180 dégrée sur la tension.

L

Figure 31: Montage convertisseur de courant FACTS

Chapitre 4

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Le convertisseur de tension est composé de six éléments auto-commutées (thyristors

GTO) avec des diodes en antiparallèle et d’une capacité placée du cotée continu. Du coté

continu le courant circule dans les deux sens alors que la tension conserve toujours la même

polarité.

Dans ce fait, les valves du convertisseur doivent être bidirectionnelles, mais les dispositifs

commandables à l’extinction n’ont pas besoin de tenue en tension inverse. Une réduction des

harmoniques injectées dans le réseau peut etre obtenue en utilisant des convertisseurs multi

niveau pou multi impulsion ou encore en utilisant une commande à modulation d’impulsion

pour les thyristors.

Dans les dispositifs FACTS, les convertisseurs de tension sont généralement préférées aux

convertisseurs de courant pôur plusieurs raisons. Les principales concernant les pertes et la

protection des semi-conducteurs de transitoire de tension dans la ligne. En revanche, les

convertisseurs de courant ont l’avantage d’être pratiquement insensibles aux courts-circuits,

l’inductance limitant le courant de manière inhérente.

Figure 32 : Montage convertisseur de tension FACTS

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

4.2.2. Types de FACTS

Les FACTS sont répartit sous 3 catégorie :

FACTS parallèle

L’objectif principal de la compensation shunt est l’accroissement de la puissance

transmissible dans le réseau. Le principe consiste à fournir ou à absorber de la puissance

réactive de façon à modifier les caractéristiques naturelles des lignes pour les rendre plus

compatible avec la charge .En régime permanent, la compensation réactive est utilisée pour la

sectionnalisation des lignes ainsi que le maintien de la tension aux nœuds. En régime

transitoire, les dispositifs shunt permettent un contrôle dynamique de la tension pour

l’amélioration de la stabilité transitoire et l’amortissement des oscillations de puissance.

La sectionnalisation est utilisées pour accroitre la puissance transmissible des longues

lignes de transport. Elle consiste à découper la ligne en plusieurs tronçons en insérant des

compensateurs permettant de contrôler la tension aux point médians .Dans ce cas, le meilleur

emplacement pour le dispositif est le milieu de la ligne. Les différents modèles des FACTS

parallèle sont :

SVC (Static VAR Compensator) : compensateur d’énergie réactive shunt dit aussi

CSPR(Compensateur statique de puissance réactive) ou statocompensateur

TCR(thyristor-controled Reactor) : inductance controllée par thyristors

MSR(Mecanically Controlled Reactor):inductance commutées mécaniquement

TSC(thyristor-Switched Capacitor):condensateur commute par thyristors

MSC(mechanically Switched Capacitor):condensateur commute mécaniquement

parfois arrange sous forme de filtre anti harmonique

Statcom 5static compensator) :compensateur d’énergie réactive shunt(source de

tension) ;

Chapitre 4

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LINE

TCR TSC MSC STATCOM

Figure 33 : FACTS parallèle

FACTS série

la réactance des lignes est une des limitations principales de la transmission de courant

alternatif à travers les longues lignes. Pour remédier à ce problème, la compensation série

capacitive a été introduite il y a plusieurs dizaine d’année afin de réduire la partie réactive de

l’impédance de la ligne.

Les dispositifs FACTS de compensation série sont des évolutions des condensateurs

séries fixes. Ils agissent généralement en insérant une tension capacitive sur la ligne de

transport qui permet de compenser la chute de tension inductive. ils modifient ainsi la

réactance effective de la ligne en question.la tension insérée est proportionnelle et

perpendiculaire au courant circulant dans la ligne.

Les différents types des FACTS série sont :

TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitors ):condensateurs series controlés par

thyristor

SSSC (Static Synchronous Series Compensateur):compensateur série (réactances ou

condensateurs)

Chapitre 4

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LINE

TCSR/TSSR

Figure 34 : FACTS série TCSR

LINE

TCSC/TSSC

Figure 35: FACTS série TCSC

FACTS hybrides

Les dispositifs FACTS hybrides permettent d’agir uniquement sur un des trois paramètres

déterminant la puissance transmise dans une ligne(tension, impédance et l’angle).Par une

combinaison des deux types de dispositifs(shunt et série),il est possible d’obtenir des

dispositifs hybrides capables de Controller simultanément les différentes variables précitées.

Les FACTS hybrides sont les plus sophistiquées des FACTS ,se composent de deux

sources de tension synchrones couplées au réseau par des transformateurs , l’une placée

parallèle (shunt) et l’autre en série, obtenues par des convertisseurs ayant en commun une

capacité de stockage. La source de tension série est totalement commandable en amplitude et

phase.

Ce convertisseur puise son énergie dans le circuit continu intermédiaire, qui est lui-même

alimenté par le convertisseur shunt. Ce dernier fournit la puissance active absorbée par le

convertisseur et les pertes et peut, en outre, régler la puissance réactive au nœud de connexion

shunt.

Chapitre 4

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Les différents types de FACTS hybrides sont :

UPFC(unified Power Flow Controller) ;

IPFC (interline Power Flow Controller);

TCPAR(Thyristor controlled Phase Angle Regulator)

V1 V2 V3Vdc

I parallèleI V série Ligne électrique

Figure 36 : FACTS hybride UPFC

Choix du FACTS adéquat pour la solution

Tableau 21 : Avantage technique des dispositifs FACTS

Comme montrer dans ce tableau, UPFC est le FACTS qui présente plus d’avantage mais

qui est économiquement très cher, nous allons donc choisir le TCSC puisque nous avons déjà

intégré des batteries de condensateur dans le réseau , donc un FACTS série reste le choix

optimal.

4.2.3. Utilisation du TCSC pour la compensation de l’énergie réactive

Un TCSC est constitué de deux branches parallèles. La première comprend deux thyristors

T1 et T2 branchés tête-bêche en série avec une inductance L. Cette branche est appelée TCR

ou« Thyristor Controlled Reactor » pour inductance contrôlée par thyristor qui peut être

comparée à une inductance variable.

Dispositif Contrôle du transit de puissance Contrôle de la tension Stabilité transitoire Stabilité statique

SVC + +++ + ++

STATCOM + +++ ++ ++

TCSC ++ + +++ ++

UPFC +++ +++ +++ +++

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

La seconde branche ne contient qu’un condensateur C. L’inductance variable, montée en

parallèle avec ce condensateur, permet de faire varier l’impédance du TCSC en compensant

tout ou partie de l’énergie réactive produite par le condensateur.

La modification de la valeur de cette impédance se fait en jouant sur l’angle d’amorçage

des thyristors à l’instant dans une période où les thyristors commencent à conduire. Il y a une

zone critique correspondant à la résonance du circuit LC.

LINETCSC/TSSC

UC+ -

IL

IV

L

T1

T2

C

Figure 37: Modèle du TCSC

Modélisation du TCSC

Le compensateur série conventionnel (TCSC) contribue à l’amélioration de la stabilité

transitoire en utilisant une haute vitesse d’amorçage qui change l’état des thyristors

rapidement et avec précision.

Le TCSC fonctionne comme un condensateur fixe dans l’état stable afin qu’il puisse

controller le courant et améliorer la stabilité de l’état en augmentant la marge de la stabilité

de tension . il peut augmenter la stabilité dynamique du système de puissance par le contrôle

de la valeur de la capacité dans l’état d’instabilité, et protège les appareils de surtension et ou

du surcharge en mettant en hors circuit la capacité avec un appareil de protection adéquat

pendant le défaut réinstalle cet capacité après élimination du défaut rapidement.

De ce fait, la réactance de la ligne dans le modèle y compris un TCSC ne peut plus être

considérée comme une valeur fixe à cause de sa variation.

La réactance fondamentale du TCSC est donnée par :

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

[

( ) (

)( (

) (

))]

Avec : ( ) √

Le dispositif peut opérer en trois modes différents :

a) Mode hors circuit : les thyristors sont en conduction pleine

b) Mode bloquée :les thyristors sont bloqués

c) Mode variable : la conduction des thyristors sont contrôlées par un signal d’amorçage

et donc le TCSC à une réactance contrôlable dans les régions inductives et

capacitives. Ce dernier cas a un grand intérêt .Les angles d’amorcage des thyristores

peuvent changer de jusqu’à une valeur inductive maximum dans une plage de

fonctionnement inductive et de jusqu’à une valeur capacitive minimum dans une

plage de fonctionnement capacitive.

La valeur maximale d’une impédance inductive et la valeur minimale de l’impédance

capacitive devrait être installée dans la conception du dispositif pour empêcher une résonance

parallèle entre le condensateur et le TCR à la fréquence fondamental.

0 10 20 30 40 6050 70 80 90

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Zone inductive Zone capacitive

15

Angle d’amorçage en dégrée

Imp

édan

ce e

n o

hm

Figure 38: Caractéristique non linéaire du TCSC

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

On peut voir de cette figure la caractéristique non linéaire du dispositif et sa région de

résonnance.

Model d’injection

Le TCSC est un dispositif utilisé comme compensateur serie.Il est connecté entre les

nœuds m et k en séries avec l’impédance de la ligne ,le condensateur qui représente le

TCSC peut etre remplacé par une source de tension equivalente :

𝑹𝑳 + 𝒋𝑿𝑳 𝑪

𝑰𝒎 𝑰𝒌

𝒎 𝜹𝒎 𝒌 𝜹𝒌

Figure 39 : Source de tension équivalente du TCSC

Avec :

( )

Une source de tension peut etre remplacé par une source de courant en parallèle avec

l’impédance de la ligne.Ce modèle est obtenu en remplacant par

.

𝑹𝑳 + 𝒋𝑿𝑳 𝒎 𝜹𝒎 𝒌 𝜹𝒌

Figure 40 : Source de courant équivalente du TCSC

Le courant injecté par un compensateur série (TCSC)

( )

( )( ( ))

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

A partir de ces equations on determine les courants à injecter en fonction de

l’admittance du TCSC

𝑹𝑳 + 𝒋𝑿𝑳 𝒎 𝜹𝒎 𝒌 𝜹𝒌

Figure 41: Le courant à injecter en fonction de l'admittance du TCSC

4.2.4. Simulation du réseau en présence du FACTS

Simulation de la zone critique dans PSAT

Après avoir étudié le TCSC reste a testé son effet sur le réseau objet d’étude pour cela on

fait appel à la toolbox PSAT de FREDERICO MILANO .le guide d’utilisation de cette

bibliothèque est décrit en annexe.

Figure 42 : Zone critique du réseau 225 kV dans PSAT

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

On insère un TCSC dans la ligne JORF LASFAR 2 Ŕ CHICHAOUA avec paramètre de

compensation de 30 %, et les batterie de condensateur de 14 MVAR dans le bus

CHICHAOUA.

Figure 43 : Schéma du TCSC dans PSAT

Les résultats obtenus avant et après l’insertion du TCSC et les batteries de

condensateur.

Bus CHICHAOUA

Figure 44: tension bus CHICHAOUA avant correction Figure 45: tension Bus CHICHAOUA après correction

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

On voit qu’avant l’insertion du FACTS dans le bus CHICHAOUA, sa tension était en

chute au-dessous de la tension admise 0.9 pu , mais après l’insertion du FACTS on voit

qu’après un régime transitoire la courbe de tension se stabilise à 1.02 pu, donc l’effet du

FACTS est vraiment visible dans cette courbe reste à savoir son effet sur les autres bus.

Résultat Bus GHANEM , SIDI BENNOUR

Figure 46 : Tension bus GHANEM avant et après FACTS

Figure 47 : Tension bus SIDI BENNOUR avant et après FACTS

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

On voit de même qu’avant l’introduction du FACTS la tension chute dans tous les Bus

mais après l’insertion du FACTS la tension se stabilise après un laps de temps et c’est le cas

pour tous les bus de la zone de défaillance à savoir, CHIKER , JORF LASFAR .

4.2.5. Influence du FACTS sur la stabilité du réseau objet d’étude

Courbe d’effondrement de la tension PV

Afin d’étudier la stabilité de tension la courbe d’effondrement de tension PV est

considérées parmi les techniques les plus utilisées dans l’étude et l’analyse de la stabilité

statique de tension .Elle trace l’évolution de la tension en fonction de l’augmentation de la

charge dans le nœud. A partir du logiciel POWERWORLD nous avons pu tracer la courbe

PV avant et après l’implantation du FACTS .les résultats sont comme suit

Résultat et analyse

On peut remarquer des deux courbes que lorsque la puissance demandé augmente, la

tension diminue progressivement jusqu’à atteindre une valeur critique V critique qui

correspond à la puissance maximale transmissible par la ligne .ce point est appelé point

de bifurcation de tension ou point d’effondrement de tension. Au-delà de ce point la tension

chute d’une façon brusque et incontrôlable Ce phénomène peut s’expliquer comme suit :

lorsque la charge croît, le courant circulant dans la ligne croît entraînant une chute de tension

d’autant plus importante que le courant est plus grand, donc la tension aux bornes de la charge

décroît.

Point D’effondrement de tension

Figure 48 : Courbe PV avant et après implantation du FACTS

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

On peut bien remarquer qu’avant l’introduction du FACTS que la tension commence à

s’effondre à partir une charge de 1500 MW alors qu’après l’introduction du FACTS on peut

augmenter la charge jusqu’à une valeur de 3000 MW. Cela s’explique le fait que le FACTS

contrôle la puissance transmise dans la ligne par la variation de la réactance de cette dernière,

puisque l’augmentation de la réactance de la ligne augmente les pertes de la puissance

réactive, ce qui provoque un déséquilibre entre la production et la demande de l’énergie

réactive .ainsi le réseau ne peut pas satisfaire la demande de charge ,d’autre part la

compensation de la ligne par le TCSC diminue la réactance apparente de la ligne dans notre

cas de 30 % ce qui fait réduire les pertes réactives et augmenter la marge de stabilité de

tension.

Courbe QV

L’approche QV est l’une des techniques les plus utilisés avec la courbe PV pour l’étude

de l’effondrement du réseau, cette approche permet de développer une courbe associant la

tension à une barre de la puissance réactive nécessaire pour atteindre cette tension.

Du logiciel POWERWORLD on a pu tracer les deux courbes QV avant et après

l’introduction du FACTS. Les résultats obtenus sont comme suit :

Résultat et analyse

La courbe V-Q illustre le comportement de la tension du système au fur et à mesure

qu’une puissance réactive accrue est retirée du système, cette approche permet en d’autre mot

Figure 49 : Courbe QV avant et après insertion du TCSC

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

d’évaluer le maximum de puissance réactive qui peut être soutirée du système avant

l’effondrement de la tension.

On peut remarquer clairement de la courbe QV avant l’implantation du TCSC qu’il y a

beaucoup de pertes d’énergie réactif dans le réseau ce qui implique un effondrement de

tension plus facile par rapport au réseau menu du TCSC ce qui est normale puisque le TCSC

gère l’énergie réactif du réseau en diminuant la réactance de la ligne , donc moins de perte et

plus de marge pour la tension pour s’effondre , on prend par exemple le cas du réseau sans

FACTS que si 120MVAR seulement est retirée du réseau alors la tension chute à 0.8 pu alors

qu’avec le FACTS on a besoin de retirée plus de 300 MVAR ce qui présente une marge de

stabilité très supérieur .

Conclusion

L’introduction du FACTS TCSC dans le réseau objet d’étude nous a permis

d’augmenter la marge de stabilité de ce réseau, d’un côté il nous a permis de décaler le

point d’effondrement de tension et d’augmenter la valeur de puissance réactif à

soustraire pour l’effondrement du réseau , et de l’autre côté il permet de diminuer la

réactance apparente de la ligne ce qui permettra de diminuer les pertes en énergie

réactif et augmenter la stabilité du réseau, ainsi la baisse de la quantité de puissance

réactive injecté pour la compensation local au niveau du bus CHICHAOUA.

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

4.3. Etude de la vulnérabilité du réseau après correction

Après avoir introduit le FACTS et la compensation local au niveau du bus de

CHICHAOUA et vérifier ses résultats, reste à tester les vulnérabilités du réseau et sa fiabilités

.Pour cela on utilisera le logiciel POWERWORLD mais on utilisera une compensation de 14

MVAR dans le Bus CHICHAOUA et nous allons diminuer la réactance de la ligne

CHICHAOUA-JORF LASFAR par 1/3 puisque ce logiciel n’introduit pas de FACTS. On

obtient le schéma suivant :

Figure 50 : Réseau de Casablanca corrigé

4.3.1. Vérification des chutes de tension

Après avoir introduit les modifications proposées dans le schéma de Casablanca à travers

POWERWORLD, on obtient les résultats suivant :

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

Bus Records

Number Name Area Name Nom kV PU Volt Volt (kV) Angle (Deg) Load MW Load Mvar Gen MW Gen Mvar Switched Shunts MvarTension admise

1 MEDIOUNA 1 225 1.01137 227.559 39.68 202.5

2 TIT MELLIL 1 225 1.01312 227.953 38.82 271.1 112.4 18 369.44 202.5

3 CTM 1 225 1 225 39.37 125.5 38.5 343.62 101.11 202.5

4 ZAER 1 225 0.97084 218.439 37.58 113.2 69.1 202.5

5 M.STEEL 1 225 1.00238 225.535 39.42 14 7 202.5

6 AIN HARROUDA1 225 0.99895 224.764 39.28 25 11 202.5

7 LAAYOUNE 1 225 0.99822 224.6 39.21 68.6 30.6 202.5

8 DAR BOUAZZA1 225 0.97096 218.466 43 55.6 25.2 202.5

9 LA'WAMAR 1 225 0.90176 202.895 39.59 176.7 96.4 202.5

10 SETTAT 1 225 0.9586 215.686 40.32 60 6.3 202.5

11 KHOURIBGA II1 225 0.99563 224.016 38.67 32 15.4 202.5

12 O.HADDOU 1 225 0.97797 220.044 41.71 124.4 57.4 202.5

13 SIDI OTHMAN1 225 1.00941 227.117 38.52 105.1 51.1 202.5

14 CHIKER 1 225 0.93504 210.384 43.2 202.5

15 AL MASSIRA 1 225 0.92916 209.062 43.14 49.8 16.2 202.5

16 BENGUERIR 1 225 0.90029 202.565 41.69 202.7 83.6 202.5

17 SONASID 1 225 0.96901 218.028 50.39 10.5 5.2 202.5

18 S.BENNOUR 1 225 0.93861 211.187 46.56 35.3 14.5 202.5

19 GHANEM 1 225 0.9694 218.115 50.42 137.8 5.5 202.5

20 CHICHAOUA 1 225 0.89708 201.844 44.39 300.2 51.1 14.08 202.5

21 SIDI BOUGUEDRA1 225 0.92359 207.808 45.85 99.3 29.1 202.5

22 JORF LASFAR I1 225 0.97809 220.071 51.66 660 166.4 202.5

23 JORF LASFAR II1 225 0.98063 220.641 52.09 660 91.6 202.5

24 U.ACIER 1 225 1.01239 227.789 38.97 32 8.3 202.5

D’après les résultats affichées ci-dessus on remarque que tous les bus présentent des

tension admissible donc supérieur à 202.5 KV , pour bien visualiser les résultats on observe le

graphe suivant :

Figure 51: Tension des bus après correction

On visualise nettement que le réseau présente des tensions admissibles et aussi il n’y

aucune surtension, donc on peut admettre que le réseau n’est plus atteint par les chutes de

tension.

185

190

195

200

205

210

215

220

225

230

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Tension de bus après correction

Tebsion admise

Tableau 22:Tension du réseau après correction

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

4.3.2. Vérification de la cascade en surcharge

Le problème des cascades en surcharge n’est plus présenté puisque tous les lignes

fonctionnent en régime normale avec des puissances transitées inférieur à 70 %.

Tableau 23: Puissance transitée dans les lignes du réseau corrigée

N de line S limit S transit pourcentage 70% Slimite

1 mediouna-tit mellil1 127 42.5 70

2 mediouna-tit mellil2 127 42.5 70

3 mediouna-maghreb steel 59.4 19.7 70

4 mediouna-laawamar 76.4 24.5 70

5 mediouna-khouribga 2 36.1 19.3 70

6 mediouna-o,haddou 194.6 66.9 70

7 mediouna-u.acier 113.3 37.7 70

8 tit mellil-ctm 94.6 31.8 70

9 tit mellil-sidi othman 116.9 33.5 70

10 tit mellil-u,acier 85.7 28.5 70

11 ctm-tit mellil 94.6 31.8 70

12 ctm-zaer1 61.8 17.7 70

13 ctm-zaer2 74.9 24.9 70

14 ctm-M,steel 45.3 15.1 70

15 ctm-ain harrouda 60.9 20 70

16 ainharrouda-laayoune 33.6 11 70

17 laayoune-ctm 41.6 14 70

18 darbouazza-o,haddou 146.9 48.8 70

19 laawamar-jorf lasfar1 179.2 51.2 70

20 settat-ctm 171.2 23.7 70

21 settat -chiker 90.4 30.8 70

22 o,haddou-jorf lasfar1 118.6 33.9 70

23 sidiothman-tit mellil 1 116.9 33 70

24 chiker-almassira 35.3 16.3 70

25 chiker-sidi bennour 87.8 54.4 70

26 almassira-benguerir 1 80.1 36.7 70

27 benguerir-sidi bennour1 145 50.2 70



30 sidi bennour-sidi bouguedra 1 30.1 16.3 70

31 ghanem-sidi bennour1 152.5 50.7 70

32 ghanem-sidi bennour2 152.9 67.7 70

33 ghanem-jorf lasfar11 132.7 37.9 70



36 chichaoua-sidi bouguedra1 42.3 18.7 70

37 sidibouguedra-jorf lasfar11 115.4 34.9 70

line

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

Graphe de puissance transitée

On voit bien que le problème de la cascade en surcharge n’est plus représenté puisque

tous les lignes sont capables de faire transitées la puissance une fois une ligne est perdu car il

fonctionne tous à moins de 70 % de leur limite.

Donc le réseau corrigé n’est plus atteint par les cascades en surcharges.

4.3.3. Vérification de la règle N-1

On rappelle que dans un réseau maillé, il est possible qu’à tout instant des éléments du

réseau déclenchent d’où la nécessité que les autres lignes intactes puissent supporter cette

défaillance à certain niveau, on teste cette règle sur le réseau de Casablanca corrigée.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Série1

70% Slimite

Figure 52 : Graphe de puissance transitée dans les lignes du réseau corrigé

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

Figure 53 : Test de la règle de sécurité du réseau corrigée

Après le déclenchement de la ligne citée aucun Blackout n’a eu lieu puisque le réseau est

capable de supporter le transit de puissance suite au déclenchement de cette ligne donc on

peut dire que la règle N-1 est vérifiée.

Conclusion

Après avoir tester tous les types de défaillances citées à savoir ,les chutes de tension,

les cascades en surcharges et la vérification de la règle N-1 susceptible de déclencher un

Black-out on peut dire que le réseau corrigée est fiable et vulnérable au défaillance .

On peut admettre l’implantation du FACTS TCSC dans la ligne CHICHAOUA-

JORFLASFAR2 et les batterie de condensateur de 14 MVAR a rendu le réseau très

stable.

Déclenchement de la ligne

OUALD HADDOU-JORF

LASFAR1

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

4.3.4. Impact de la correction sur le plan énergétique

Après avoir introduit le TCSC et les batteries de condensateur dans le réseau étudié on

cherche à vérifier l’impact de cette correction au plan énergétique alors on dresse un bilan de

puissance pour le réseau corrigé et on obtient les résultats suivants :

Figure 54 : Bilan des pertes du réseau corrigé

Line Records

From NumberFrom Name To Number To Name Circuit Status Xfrmr MW Loss Mvar Loss

6 AIN HARROUDA 7 LAAYOUNE 1 Closed NO 0.01 0.04

15 AL MASSIRA 14 CHIKER 1 Closed NO 0.06 0.22

15 AL MASSIRA 16 BENGUERIR 1 Closed NO 0.8 3.09

16 BENGUERIR 18 S.BENNOUR 1 Closed NO 2.08 13.84

20 CHICHAOUA 23 JORF LASFAR II1 Closed NO 19.84 40.07

14 CHIKER 18 S.BENNOUR 1 Closed NO 1.57 4.92

14 CHIKER 10 SETTAT 1 Closed NO 1.22 4.98



3 CTM 2 TIT MELLIL 1 Closed NO 0.3 1.51

3 CTM 7 LAAYOUNE 1 Closed NO 0.02 0.14

3 CTM 10 SETTAT 1 Closed NO 0.75 3.06

3 CTM 5 M.STEEL 1 Closed NO 0.02 0.11

3 CTM 6 AIN HARROUDA1 Closed NO 0.02 0.12



19 GHANEM 23 JORF LASFAR II1 Closed NO 0.89 5.75



22 JORF LASFAR I 1 MEDIOUNA 1 Open NO 0 0

22 JORF LASFAR I 12 O.HADDOU 1 Closed NO 3.16 20.32

22 JORF LASFAR I 9 LA'WAMAR 1 Closed NO 5.17 38.45



23 JORF LASFAR II 8 DAR BOUAZZA1 Closed NO 5.52 29.96

9 LA'WAMAR 8 DAR BOUAZZA1 Open NO 0 0

9 LA'WAMAR 1 MEDIOUNA 1 Closed NO 1.42 9.16

1 MEDIOUNA 5 M.STEEL 1 Closed NO 0.1 0.59

1 MEDIOUNA 11 KHOURIBGA II1 Closed NO 0.23 0.81

1 MEDIOUNA 24 U.ACIER 1 Closed NO 0.21 1.39

33 MEDIOUNA 400kV 1 MEDIOUNA 1 Closed YES 0 0.01

12 O.HADDOU 1 MEDIOUNA 1 Closed NO 1.48 9.53

12 O.HADDOU 8 DAR BOUAZZA1 Closed NO 0.51 3.42

21 SIDI BOUGUEDRA 22 JORF LASFAR I1 Closed NO 2.12 13.67

21 SIDI BOUGUEDRA 20 CHICHAOUA 1 Closed NO 0.45 1.54

21 SIDI BOUGUEDRA 18 S.BENNOUR 1 Closed NO 0.18 0.59

13 SIDI OTHMAN 23 JORF LASFAR II1 Open NO 0 0

13 SIDI OTHMAN 2 TIT MELLIL 1 Closed NO 0.12 0.74

2 TIT MELLIL 24 U.ACIER 1 Closed NO 0.03 0.23



Total perte 55.37 245.9

Chapitre 4

PFE/ENSEM/2013

Avant l’implantation du FACTS et des batteries de condensateur dans le réseau étudié la

somme de l’énergie actif perdu était 73.13 MW et de l’énergie réactif 408.36 MVAR.

Mais après l’implantation on remarque que ces valeur ont diminué jusqu’à 55.36 MW

pour l’énergie actif et 245.6 MVAR de l’énergie réactif ce qui présente 21.8 % de l’énergie

réactif produit et 2.68 % de l’énergie actif produit.

Donc l’implantation du FACTS ainsi que les batteries de condensateur nous a permis de

gagner environ :

162.46 MVAR ce qui est équivalent à 14.42 % de la production en énergie

réactif

21.77 MW ce qui est équivalent à 1 % de l’énergie actif produite

Conclusion

L’introduction du FACTS série TCSC et les batteries de condensateur dans le

réseau de Casablanca n’ont pas seulement augmenté la stabilité du réseau mais aussi

ont aidé à diminuer les pertes en énergie réactif de 14.42 % ce qui est très

considérable puisque le FACTS permet la gestion de l’énergie réactif dans le réseau

et ce qui permettra de diminuer aussi le cout de pertes.

Conclusion Générale

PFE/ENSEM/2013

Conclusion Générale

Durant ce projet, il nous a été permis de situer les vulnérabilités du réseau 225 KV de la

région de Casablanca et de les corriger à travers l’insertion d’un FACTS série et une

compensation locale sur un seul nœud.

Au terme de ce travail, les objectifs fixés dans notre cahier de charges et tracés dans notre

plan de réalisation ont été atteints.

En effet nous avons pu dans un premier temps décrire le réseau de Casablanca, simuler le

schéma de transport 225 kV avec POWERWORLD.

La méthode de NEWTON RAPHSON était indispensable pour le calcul du Load Flow,

aussi l’outil MATLAB pour sa programmation.

Une fois les résultats validés, nous avons pu détecter la zone critique et le nœud optimal

de compensation, ce nœud est important pour le traitement de la stabilité, vulnérabilité du

réseau.

Nous avons donc proposé d’insérer un FACTS série et des batteries de condensateur dans

les endroits spécifiée. Les résultats obtenus par cette solution ont été très satisfaisantes non

seulement sur la stabilité du réseau mais aussi sur le plan économique, cette solution permet

un gain de 14 % au niveau de la production d’énergie réactif et 1 % au niveau d’énergie actif.

Bibliographie

PFE/ENSEM/2013

Bibliographie :

Cours : Production, transport et distribution de l’énergie de Mr.Belfqih (ENSEM)

Cours :Réseaux électriques industriels de Mr.Belfqih (ENSEM)

Webographie :

www.one.org.ma

www.powerworld.com

www3.uclm.es/profesorado/federico.milano/software.htm

www.tdee.ulg.ac.be

www.ie.utcluj.ro/Contents_Acta_ET/2012/Number1/Paper04_Belhachem.pdf

www.ece.uwaterloo.ca/~ccanizar/papers/alberto.pdf

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http://www.ie.utcluj.ro/Contents_Acta_ET/2012/Number1/Paper04_Belhachem.pdf

Annexes

PFE/ENSEM/2013

Annexes

Annexe 1

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Annexe n°1 :

Schéma de transport au Maroc

Annexe 1

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Annexe 2

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Annexe n°2 :

Algorithme du programme Matlab

Annexe 2

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Programme Matlab utilisé pour la vérification du Load Flow

le programme utilisé est la programmation de la méthode Newton Raphson pour la résolution

des équations de Load flow . les algorithmes de la méthode sont définies comme suit :

Algorithme pour le calcul des bus PV

Annexe 2

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Algorithme pour le calcul des bus PQ

Structure du programme

Le programme est constitué de 5 fichiers Matlab :

Linedatas.m C’est le script dans lequel on a met les déférentes caractéristiques des

lignes

Busdatas.m Saisi des données de bus (slack,PV,PQ)

Ybusppg .m Calcule de la matrice des admittances du réseau étudié.

Loadflow.m Programme principal qui permet de calculer la répartition des charger

dans les différents éléments du réseau.

Nrlfppg.m Exécution l’algorithme de Newton-Raphson , pour résoudre les

équations non-linéaire qui régissent le réseaux .

Annexe 3

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Annexe n°3 :

Vérification du programme pour 5 bus

Annexe 3

PFE/ENSEM/2013

Vérification des résultats pour un réseau test 5 Bus

Après avoir validé le programme sous le réseau test 3 bus, on procédera à l’extension du

programme à 5 bus et vérifier les résultats obtenues.

On prendra comme réseau test 5 bus l’exemple ci-dessous qu’on a implanté dans

POWERWORLD.

Insertion du réseau test 5 nœuds dans POWERWORLD

On trace le réseau test 5 bus dans POWERWORLD avec les données appropriées :

Après insertion du schéma on obtient les résultats suivant

Reste à entrer le réseau test 5 Bus dans le programme MATLAB afin de vérifier les résultats

obtenues.

Insertion du réseau test dans le programme MATLAB

On insère les données du réseau test 5 Bus et on obtient :

Annexe 3

PFE/ENSEM/2013

On vérifie les résultats obtenue par les deux programmes et on calcule les écarts :

Ecart en tension :

2 %

Ecart en angle :

1 %

Annexe 4

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Annexe n°4 :

Guide d’utilisation du POWERWORLD

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

Introduction

Power World Simulator est un package de simulation des réseaux électriques conçu pour

l’analyse et l’ingénierie des systèmes de puissance. C’est un système graphique très interactif

permettant une explication simple même pour une audience non technique.

Power World simulator est un outil de calcul et d’analyse de LOAD FLOW efficace. Il est

capable de résoudre des systèmes comportant jusqu’à 100.000 nœuds. Ce qui rend la

simulation utile et autonome. Mais dans notre cas le logiciel se limite à 30 Nœuds dans le cas

de POWERWORLD 14.

D’où télécharger POWERWORLD ?

La version étudiant est disponible gratuitement dans le site web :www.powerworld.com , on

entre dans la section Download/purchase, Demo software et on télécharge la version

disponible .

Comment installer POWERWORLD ?

Après avoir téléchargé le logiciel, il suffit de double cliquer sur le fichier .exe et suivre les

étapes d’installation

Interface graphique du logiciel

Après l’installation reste à ouvrir le logiciel en cliquant sur son icone, alors on obtient l’image

ci-dessous :

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

Après avoir ouvert le programme, on se trouve sur sa page démarrage dans lequel se trouve la

barre frontale qui contient :

Case information : Dans laquelle se trouvent toutes les information a propos du

réseau dessiner à savoir le calcul du LOAD FLOW la visualisation du flux sous forme

d’animation et l’option pour les configurer.

Draw : Est la barre dessin qui sert à dessiner notre schéma et insérer les informations

destinées.

Onelines : Contient toutes les commandes de visualisation à savoir la commande

Contouring qu’on a déjà utilisé dans notre projet.

Tools : c’est de cette barre qu’on démarre la simulation et on l’arrête, et la

configuration des animations.

Options : est la configuration du logiciel tout entier, à savoir la puissance de base

qu’on la prend généralement égal à 100 MVA.

Add ons : cette option nous permet de tracer les courbes PV et PQ nécessaire pour

l’étude de la stabilité de tension.

Window : Contient toutes les informations concernant le graphique du logiciel et les

informations concernant le constructeur.

Comment tracer un schéma dans POWERWORLD ?

On clique d’abord sur le logo de POWERWORLD qui se situe en haut de l’interface

graphique et choisis new case. On obtient alors :

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

Après avoir insérer la page de dessin, on choisit Edit mode et on clique sur Network et on

choisit le composant qu’on a besoin par exemple un générateur et obtient la fiche suivante

d’information à remplir :

Cette fiche contient l’énergie active/réactive produite par le générateur le minimum et le

maximum d’énergie délivré par ce dernier.

Pour insérer les bus, comme cité précédemment on choisit dans Network bus , on obtient les

informations suivantes :

Energie active

Energie réactive

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

Concernant le Bus, on choisit le niveau de tension qu’on veut et les autres informations

concernant le graphique de ce dernier, sa taille, son orientation etc.

Pour la charge, on obtient :

On fait entrer la valeur de l’énergie active et réactive correspondante

Pour les lignes, on choisit transmission lines dans Network et on obtient :

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

On fait entrer les caractéristiques des lignes, à savoir (R,X,B,G) et la puissance transite limite

de chaque câble qui est définit par le constructeur.

Calcul du Load Flow

Une fois le schéma est terminé reste à savoir relever les résultats et les simulations

correspondante :

On prend par exemple schéma qu’on a introduit, le réseau 225 KV de la région de Casablanca

Le schéma est ci-dessous

On choisit donc l’option Run mode, tools et play pour commencer la simulation alors on

obtient :

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

Pour relever les résultats on choisit Case information, Model explorer, on obtient :

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

Et on choisit tous les types des résultats qu’on veut à savoir les angles, les tensions dans les

bus et la puissance de transit dans les câbles, les puissances générées par les centrales de

production et les puissances consommées par les charges.

Comment obtenir les courbes de stabilité ?

Malheureusement cette version n’est pas complète, donc on ne peut pas relever les courbes de

stabilités. Pour remédier à ce problème on a pensé à utiliser une version très ancienne de ce

logiciel POWERWORLD 8.

La version 8 est plus ancienne que la version actuelle donc l’interface graphique n’est pas la

même, mais les instructions y restent.

Pour tracer les courbes de stabilité on choisit Run Mode , et la section voltage stability

Le traçage de la courbe Qv est simple il suffit de cliquer sur QV curves on obtient :

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

Il suffit de choisir le taux du traçage, le minimum et le maximum de la tension et cliquer sur

run.

Pour tracer la courbe Pv , on choisit Pv courbe dans la section voltage stability on obtient

Une fois qu’on clique sur View/Define Goups on choisit insérer comme suit :

On insère un nom pour définir les centrales de production exemple : source, on obtient :

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

Après avoir insérer les générateurs dans source reste à injecter les charges de la même

méthode.

Donc on retourne à injection groups, on insère un nouveau group par exemple charge

Une fois toutes ces étapes sont terminées on retourne à voltage stability ,on choisit dans

area,source,et dans sink , charge comme suit :

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2

3

4

1

2

3 4

Annexe 4

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On clique sur what should be monitored, on obtient :

Annexe 4

PFE/ENSEM/2013

On choisit plot comme suit

On choisit les variables des axes qu’on veut visualiser et les courbes sont ainsi obtenue

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2

Annexe 4

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Annexe 5

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Annexe n°5 :

Guide d’utilisation de PSAT

Annexe 5

PFE/ENSEM/2013

Introduction

PSAT et un Toolbox Matlab open source créer par Frederico Milnao,enseignant chercheur à

l’université de Madrid, cette bibliothèque permet l’analyse des systèmes électriques manière

graphique.

Ou trouvez PSAT ?

On peut trouver PSAT sur le site web : www3.uclm.es/profesorado/federico.milano/psat.htm

Comment installer PSAT ?

Comme nous avons déjà mentionner PSAT est une bibliothèque Matlab , donc pour l’installer

nous avons besoin du logiciel Matlab et puis suivre les étapes suivantes.

Après avoir télecharger PSAT, extraire les données de ce dernier et le copier à la racine

suivante :

Lorsque le fichier est copié, reste à ajouter cette bibliothèque dans Matlab, et cliquer sur

Sethpath comme suit :

Puis cliquer sur add with subfolder et choisir PSAT ainsi sauvegarder. Reste à taper PSAT

dans Matlab.

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Annexe 5

PFE/ENSEM/2013

Interface de PSAT

Une fois PSAT est lancé on obtient :

Après avoir cliqué sur 1 on obtient la bibliothèque Simulink de PSAT

Reste à dessiner le schéma voulu et à le sauvegarder

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Bibliothèque PSAT

Annexe 5

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On ouvre le fichier sauvegardé et clique sur POWER FLOW

Après reste à choisir la fonction voulu , à savoir dessiner les courbes, calcul du Load Flow ,

etc…

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pfe

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