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Sûreté de fonctionnement des réseaux de distribution en présence de production
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INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE
N attribu par la bibliothque |__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|
T H E S E
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE LINPG
Spcialit : Gnie Electrique
prpare au Laboratoire dElectrotechnique de Grenoble dans le cadre de lEcole Doctorale Electronique, Electrotechnique, Automatique et Traitement du signal
prsente et soutenue publiquement
par
Malik MEGDICHE Ingnieur ENSIEG
le 13 Dcembre 2004
Sret de fonctionnement des rseaux de distribution en prsence de production dcentralise
Directeur de thse :
Nouredine HADJSAD Yvon BESANGER
JURY
M. J.P. ROGNON , Prsident M. M. BEGOVIC , Rapporteur M. B. FRANCOIS , Rapporteur M. N. HADJSAD , Directeur de thse M. Y. BESANGER , Examinateur M. D. GRIFFEL , Invit
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I.3.2.3 Combinaison de dfaillances
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I.3.2.3.1 Dfaillance dordre n
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I.3.2.3.4 Dfaillances de cause commune
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I.3.2.4 Recensement des squences dvnements
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I.3.2.4.1 Larbre de dfaillances
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I.4 Les mthodes de quantification de la sret de fonctionnement
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Comportement du systme
Hypothses
Dtection des pannes Changement de configuration du systme Rparation Remise en service aprs un incident
Hypothses de dpart
Approximations dues la mthode
Connaissance des dfaillances
Modes de dfaillances Consquences des dfaillances Lois de probabilit associes aux dfaillances
Objectifs
Choix des indices de sret
Choix de la modlisation
Quantification des indices de sret
Donnes de sret de fonctionnement
Pour chaque mode de dfaillance :
Taux de dfaillance ou Taux de rparation
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I.4.2.1 Collecte des donnes de sret de fonctionnement
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I.4.2.2.3 La loi log-normale (deux paramtres et )
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I.4.2.3 Estimation des paramtres
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I.4.3.1 Rduction du nombre de composants
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I.4.3.2 Etude dune partie du systme
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1 en bon tat2 en panne
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tat initial
Premire dfaillance
Analyse du systme
ComptabilisationDes indices
Fin de lchantillonProchain vnement t > T
Prochain chantillonRsultats Moyenne des indices Intervalles de confiance
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Nouvel tat des composants
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Modle 2 tats Modle avec un tat de repos
tat demarche
Tirage du temps de panne
tat de panne
Tirage du temps de rparation
Repos
Tirage du temps de panne
tat de panne
Tirage du temps de rparation
tat demarche
Modle avec un tat de repos et un taux de dfaillance larrt
Modle avec une dfaillance la mise en service
Repos
Tirage du temps de panne
tat de panne
Tirage du temps de rparation
tat demarche
Tirage du temps de panne
Repos
Tirage du temps de panne
tat de panne
Tirage du temps de rparation
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I.4.6.2 Modlisation du systme avant rsolution
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I.4.6.2.1 Les rseaux de Petri
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Repos
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Sollicitation
Loi : exp (-t)
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DfaillanceEntre : --
Sortie : a 1b 0
Loi : dirac tEntre : c = 1
Sortie : b 0c 0
Rparation exp (-t)Entre : --
Sortie : a 0
Loi : p = Entre : d = 1
Sortie : b 1d 0
Variables dtat du composanta : vaut 1 lorsquil y a dfaillance sinon 0b : vaut 1 lorsque le composant est en marche sinon 0
Variables de commande du composantc : vaut 1 pour lordre darrtd : vaut 1 pour lordre de dmarrage
Loi : dirac t=0Entre : --
Sortie : a 1b 0
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Mode dgrad
Mode normal
Loi : dirac t=0DfaillanceEntre : a1=0
Sortie : d2 1
Succs Loi : dirac t=0Entre : b2=1
Sortie : --
Groupe lectrogne de secours G2
a2,b2,c2,d2
Charge
Groupe lectrogneG1
a1,b1,c1,d1
Groupe lectrogne de secours G2
a2,b2,c2,d2
Charge
Groupe lectrogneG1
a1,b1,c1,d1 chec Loi : dirac t=0
Entre : b2=0
Sortie : --
Dfaillance de G1et dmarrage de G2
Rparationde G1
Loi : dirac t=0Entre : a1=0
Sortie : c1 1Rparation
de G1Loi : dirac t=0Entre : a1=0
Sortie : c1 1
Panne du systme
G1 en dmarrage
G1 dmarr Loi : dirac t=0Entre : b1=1
Sortie : d2 1
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I.4.6.2.2 Le codage informatique
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I.4.6.3 Lalgorithme Monte Carlo
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0.164
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Echantillons
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I.4.7.1 Equivalents analytiques
!"#!$%&' (
)$*+)'),-./,)+)(%,)#&
En admettant lhypothse des lois exponentielles, les calculs sont simples. Ces derniers peuvent nanmoins tre assez longs du fait du nombre important de squences valuer.
%*).),-. '%+'/+( Trs rapide.
#. (. "#&',)#&& $ &,
!$%/0
Il faut dterminer la probabilit doccupation des diffrents modes de fonctionnement et effectuer un modle de sret pour chaque mode.
1-& $ &,(.#!.! &
Afin de limiter le nombre de squences, on pose une limite dordre (hypothse largement vrifie puisque la probabilit des vnements dordre n dcrot en (/)n).
1-& $ &,(+)-(%/, $*(La mthode, effectuant ses calculs avec des variables moyennes dans le temps, ne peut prendre en compte ce type dvnements.
1-& $ &,(+)-(%/0
1%!)%2+ (./(3(,4$
A chaque combinaison du systme, on peut associer des algorithmes de calculs pour dterminer les variables du systme et ainsi dfinir dans quelles mesures la squence dvnements mne une ou des interruptions.
('!)*,)#&./
'#$*#!, $ &,./(3(,4$
Lorsque le comportement du systme est complexe, Il est possible de programmer un algorithme pour dcrire les ractions du systme suivant la dfaillance qui se produit.
I.4.7.2 Graphes de Markov
!"#!$%&' (
)$*+)'),-./,)+)(%,)#&
La formalisation du modle sous forme de graphe est assez intuitive. Par contre, le nombre dtats du graphe augmente trs rapidement avec le nombre de composants.
%*).),-. '%+'/+(Lorsque le nombre n de composants est important, le systme dquations rsoudre est trs important (2n inconnues).
#. (. "#&',)#&& $ &,
!$%/0
Si les modes de fonctionnements ne sont pas trop nombreux, la mthode des graphes est trs bien adapte aux changements de fonctionnement du systme.
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1-& $ &,(.#!.! &Pour viter un graphe trop complexe, il est ncessaire dimposer une limite dordre.
1-& $ &,(+)-(%/, $*(
1-& $ &,(+)-(%/0
1%!)%2+ (./(3(,4$
Les graphes de Markov, tant une reprsentation discrte du systme, ne permettent pas de prendre en compte des variables continues.
('!)*,)#&./
'#$*#!, $ &,./(3(,4$
Le modle du systme est constitu dun seul graphe de Markov. Ainsi, lorsque le comportement du systme face aux dfaillances est complexe, le graphe peut devenir trs complexe, voir impossible reprsenter sans approximations.
I.4.7.3 Simulation Monte Carlo
!"#!$%&' (
)$*+)'),-./,)+)(%,)#&La modlisation du comportement du systme peut tre assez longue programmer puisquil faut dcrire tout le fonctionnement du systme.
%*).),-. '%+'/+(
En fonction de la complexit du modle, du nombre dvnements simuler, du nombre dchantillons souhaits et du logiciel utilis, le temps de simulation peut tre assez long.
#. (. "#&',)#&& $ &,
!$%/0
1-& $ &,(.#!.! &
Par dfinition, tout le fonctionnement du systme est dfini. Les divers modes de fonctionnement sont donc inclus dans le modle.
1-& $ &,(+)-(%/, $*(La simulation du systme est chronologique, il ny a donc pas de problme prendre en compte des paramtres qui voluent dans le temps.
1-& $ &,(+)-(%/0
1%!)%2+ (./(3(,4$
Au cours de la simulation, des algorithmes spcifiques calculant ces variables peuvent tre mis en place. La prise en compte dvnements lis aux variables du systme nest donc pas problmatique.
('!)*,)#&./
'#$*#!, $ &,./(3(,4$
La description du comportement du systme est dcrite par un algorithme et ne pose pas de problmes.
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0393
077,
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II.1 Introduction
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o 9 ,
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o 9+%9
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HTB Tension suprieure 50 kV Rseaux de transport et de rpartition
HTA Tension comprise entre 1 kV et 50 kV Rseaux de distribution
BTB Tension comprise entre 500 V et 1 kV Rseaux de distribution
BTA Tension comprise entre 50 V 500 V Rseaux de distribution
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II.2 Les diverses composantes du systme lectrique
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II.2.1.1 Diffrentes structures
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* # A * .
&
o , +
+.+%*>+R #
o % .
,+(+R #
o *+9Q
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Filtre actif srie
DisjoncteursTransformateur
Auxiliaires
Alternateur
Cellule de protection
Protections machines
Protection gnrale&
Protection de dcouplage
Rseau
Turbine
Filtre actif srie
Disjoncteurs
Interface dlectronique de puissance avec stockage dnergie
Auxiliaires
Pile combustible
Cellule de protection
Protections machinesProtection gnrale
&
Protection de dcouplage
RseauPAC
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II.2.1.2 Fonctionnement dune source dnergie connecte au rseau
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,, . * K
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II.2.2.1 Son rle
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* *
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3
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,#0,
*,,*
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o ,#
o
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,,#
II.2.2.2 Architecture gnrale du rseau de transport et de rpartition
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*+ 9 & CC? :=+ FG := H :=#
.*@E#
LigneUnit de productionDisjoncteurChargeTransformateur
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o #
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*#
o * 521Z52" 9
#
"6"
II.2.3.1 Les enjeux
9 *
,9#*,
0+
-?G@HG%97+
*#
Assurer la scurit des biens et
des personnes
Respecter les contraintes de qualit de tension
Assurer un niveau de disponibilit
Rgime de neutre et systme de protection
adapts
Moyen de rglage de la tension
Localisation des dfauts et reprise de service performantes
Tlconduite
Rentabilit conomique du systme
Compromis entre les cots dinvestissement, dexploitation et le niveau
de disponibilit fix
!"0#3+@*
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(0/,#
II.2.3.2 Structure gnrale des rseaux de distribution
A * 952"+ % 521Z52"+ >
. % C?G :=" *
52".+52"Z12912+
52"Z1212#
II.2.3.2.1 Les rseaux HTA
521Z52">&
o ?'="%HG'=">#
o HG'="%@GE'="**#
o @GE'="%CEG'="0***#
-( %/
55
@ C
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521&H:=
52"&CG:=
2@ 2C
$1@ $1C
!/'@ !/'C
!/
!"3#)156=E56$
.521Z52"*CG#
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/@C#
* 9 /9 52"# !
9521
/9#
Artre principale
Charge BT( Poste HTA / BT )
Disjoncteur triphas renclenchementautomatique
Charge HTA
Artre secondaire
Interrupteur
Disjoncteurrenclencheurde rseau
N.O.N.O.
N.O.Interrupteurnormalementouvert
Ligne vers un autre dpart HTA
Dtecteur de dfaut
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. 52" . 9 #
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II.2.3.2.2 Les rseaux de distribution BT
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HH
Disjoncteur
Coupe-circuit fusible/sectionneur
Conducteurs triphass
Disjoncteur
Coupe-circuit fusible
Charge
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II.3 Analyse des dfaillances sur le systme lectrique ,.0&
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-
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.0#
II.3.1.1 Court-circuit
(
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*C7#
Court-circuit entre la phase 3 et la terre
1
2
3
Transformateur HTB/HTA
Icc
Court-circuit entre les phases 2 et 3
1
2
3
Transformateur HTB/HTA
Icc
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II.3.1.2 Rupture de la continuit lectrique
(&
o P(#
o ,9 *
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o +0
/S
,.#
II.3.1.3 Non fonctionnement la sollicitation
!*/+ +
, * *0+ R ,
+,*#,%
,
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+,
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II.3.1.4 Arrt dune source dlectricit
+ *
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6 * C? *
& *
(+,
3*
*#
Puissance maximale transmissible
dune ligne atteinte
Courant maximum dune ligne atteint
Variation brusque de la charge du rseau
croulementde la tension
Court-circuit ( cause de lallongement
des conducteurs de la ligne)ou
Perte de la lignePerte dun ouvrage du rseauou
Court-circuit
Instabilit de gnrateurs
Dficit de puissance Baisse de la frquence
Dconnectionde gnrateurs
Report de charge sur les autres lignes du rseau
Dconnexion de gnrateurs
Dconnexionde gnrateurs
Variations brusques dela charge du rseau
Puissance maximale transmissible
dune ligne atteinteOU
Courant maximum dune ligne atteint
Variations brusques de la charge du rseau
Variations brusques de la charge du rseau
!"#1)G1+@
0 ,
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#
o >#
o
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II.4 Comportement dun systme lectrique .09&
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o *#
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.0 /, *
* 0 &
, .0+ *
+*,#,
0+P.0,*CH#
Reconsti tution du rseau
Sauvegarde du rseau
Sauvegarde des quipements
Respect des contraintes du systme
Parades aux phnomnes de dgradation du systme
Stabilit des groupes de production
Protections des quipements
Petites perturbationsVariations de la charge et de la capacit de certains
moyens de production
Perturbations importantesCourt-circuit
Perte dun ouvrage
Plan de reconstitution du rseau
Rglages automatiquesTension
quilibre des puissances
---------
viter les phnomnes de dgradation du systme
---------
Situation normale vnement critique
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*
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o I**.0J*
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*# *
.0,,
3*,,&
* * *+ * +
N*+**+#
DlestageProtections machine
Protections du rseau
Conduite du rseau
-&-!%, /!( 6%!7 (-( %/,!)*6%(-
Rgulateurs des groupes
Rgleurs en charge Compensateur dnergie ractive
Scurit du rseau :liminer les violations
des contraintes
Ajustement des consignes de tension et de puissance
Dlestage
Continuit dalimentation
Maintenance prventive Localisation de dfaut Reprise de service Maintenance corrective
Systme information et de communication
Ordres
Consignes de rglage Manuvres dorganes de coupure
Informations
Consignes des automatismes de rglage Tension et courant en certains points tat des organes de coupures Dtecteurs de dfaut
Rglages automatiques
Automatismes de coupure
Gestion globale
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tel-0
0393
077,
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INJ .0+ * * CE#
+
,+.0,90*#
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Production&Rseau HTB
Rseaux de distribution
Rglage de la tension
quilibre des puissance
Protection des quipements du rseau et des units de production
Parades aux phnomnes de dgradation
Protection des quipements du rseau
Localisation de dfaut et reprise de service
Reconstitution du rseau
Contraintes de fonctionnement
Protectionsdes
quipementsPhnomnes
de dgradation Reprise de service
Rglage de la tension
Maintient du systme dans un tat stable
!"/#
!!","
II.4.1.1 Adaptation de la production la consommation
***
, * *# ** ,,
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tel-0
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II.4.1.2 Rglage de la tension
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9 * # ) ,
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** * * , 521
521Z52"
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.+09+**T2
G@U+T2GCU#B90****,
, , 9 0 *#
****
*#
!""","
II.4.2.1 Les protections contre les dfaillances des composants de rseau
" + /
#B * *
&
,
# ) 8 ,+ ,
,
>#
II.4.2.1.1 Au niveau des rseaux de distribution HTA
,
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Poste source HTB/HTA
Dpart HTA
Disjoncteur HTB
Disjoncteur darrive
Disjoncteur de dpart
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9#
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DH
/.*G
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I(t)
t
Apparition du dfaut 3 Dclenchements et
enclenchements successifs
DclenchementDfinitif
150 ms 300 ms 500 ms 15 30 sec 500 ms 500 ms15 30 sec
!"3#)1&
II.4.2.1.2 Au niveau du rseau de transport
( *
# ) + .0
#.0
+ *
521Z52"%& .0%
, *% 9C/9
9 * C?G # /
% * (
+*%#
II.4.2.2 Les protections contre les surcharges
*
*+*9
#
*#)9+,M7GG:=+&
o CG%@G_9#
o @G%@?G_9#
o ;> %@DG_
9#
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II.4.2.3 Les protections machine
,, 0 + ,+ +
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o !,0
**#
II.4.2.4 Le dlestage automatique
!,+0
*9#"+
+ * % ,,&
,,0%,#
!!"
.0 * * % %
,# * ,, # ),+
, N,
#".0,,+
3 + N
**.0
#
II.4.3.1 Gestion du rseau HTB
II.4.3.1.1 Les moyens de conduite
.0*
&
o .0,6"!"6.
!"*,,
@G
+ 9
* . * #
.0,#
o .0 . '6 *. '* 6. *
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* # * 7GG :=
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*521Z52"+
9#
II.4.3.1.2 Le respect des contraintes du systme
.0*++
, . *+ %
2.0#
9M,
* # 0* I(@J#
*
#
*&
o +,0#
o
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o +.0*#
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DF
o +,%,+
#
Prvention Surveillance Parades ultimes
Surcharges o "#o )#
o *
N#
o ***#
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52"@%?#
Ecroulement de tension
o 1.
*#
o 60
o )
o K*P9.**#
o 1***#
o 1?_9#
o 6**
*#
o !*
52"@%?#
Ecroulement de frquence
o ),#
o %
#
o 6
#
o K*P9.
**#
o )9*#
o !*
52"@%?#
o !*,.,
%,#
Instabilit de groupes
o 2*.0#
o ),#o **#
o K
*#
o K*>.#
%"#+311
tel-0
0393
077,
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9
EG
II.4.3.1.3 La reprise de service
*+
# ) +
> 3+ . ,
#) >+
% 3 9 * * %
3*,
.%,9#
II.4.3.2 La gestion des rseaux de distribution HTA
II.4.3.2.1 Les moyens de conduite
.%*@#A
*&
o !*
#
o ! +
,*
*#
o ! * , ,
*#9( *
%#
o ,
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12D?Z@FE?%EGZ@FF7#
poste HTA/BT poste HTA/BT appareil arien HTA
!"#56$83)0)6)*(-H"":
tel-0
0393
077,
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EC
II.4.3.2.2 La localisation de dfaut et la reprise de service
*+,,*C&
o ,
/
/#
o . * * + %
,,,#
o N ,+ % >
* , , # ,,
,#
o N%>
+ *+
#
o B,,+
**#
o * + ,
%,*#
Dfaut
Consultation des informations
Localisation du dfaut
Isolement du dfaut
Rparation par une quipe de maintenance
Retour ltat normal
Reprise de serviceRalimentation des
charges dans la mesure du possible : le rseau est en
mode dit dgrad
Manuvres des organes de coupures manuels ou tlcommands
Manuvres des organes de coupures manuels ou tlcommands
Consultations des informations tltransmises ou par une quipe sur le terrain
Manuvres des organes de coupures manuels ou tlcommands
Mise hors tension dune partie du rseau
par les protections
!"#)3+
tel-0
0393
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II.4.3.3 Les rseaux BT
9 12 9
& , /
*(#,
* 9( & *
(+ , ,
/(#,,
**
*#
II.5 Les volutions futures des rseaux de distribution
4!5!
+ * M ,M &
* * +
*,,*
* * 521+ 9 52" 12
*/9%521Z52".0
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II.5.2.1 Insertion sur un dpart HTA classique
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II.5.2.2 Une nouvelle architecture de rseaux de distribution
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II.5.2.3 Le concept de centrale virtuelle
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Marche dnergieMarche
dnergie Centrales de production centralises au niveau HTB
IndustrielsIndustriels
~~IndustrielsIndustriels
GAZGAZ
BatteriesBatteries
~~
~~
biogazbiogaz
~~
oliensoliens
~~
microgroupes~~
Piles combustible
Piles combustible
~~
panneauxsolaires
panneauxsolaires
Participants au Consommateur Virtuelle
Participants la Centrale Virtuelle ~~
Pilotage de la centrale virtuelle
Rseau HTA
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Impacts potentiels de linsertion de GED sur un dpart
Plan de protection
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Scurit des personnes
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Plan de tension
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Perturbations dynamiques
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Perturbations sur la qualit de la tension
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GEDGED
Disjoncteur de dpart
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Zones rurales Agglomrations moyennes
de 10 000 100 000 habitants
Grosses Agglomrations de plus 100 000 habitants
Cur des grandes villes
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III.1 Introduction
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III.2 Modlisation de sret dun systme lectrique . .0
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Nouvel vnement(Changement dtat)
Contraintes non respectes ?
Nouvel tat du systme
Surveillance de ltat du systme
Mise au pointdactions correctrices
OUI
NON
Dfaut non Localis ?
OUI
NON Mise au point de manoeuvresde localisation de dfaut
et reprise de service
Nouveaux paramtres du systme-Topologie
- tats des composants- Puissances produites
- Puissances consommes
Panne duncomposant Rglage
des consignesdes gnrateurs
Rparationdun composant
Manuvredun composant
Dclenchement dune protection
Remise en service
Variations des puissances
consommes
Variations des puissances
produites
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III.2.2.1 La topologie
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III.2.2.2 Les charges
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III.2.2.3 Les sources
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III.2.2.3.1 La capacit variable dune source
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P olienne
Vitesse
du ventModle alatoire de la
puissance de lolienne
Modle alatoire du ventVn = m + d . ynAvec yn=c1.yn-1+c2.yn-2+c3.un+c4.un-1+c5.un-2O ci sont des constantes, u une loi normale de moyennenulle, m la moyenne du vent et d la dviation.
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Vitesse
du vent
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lolienne
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III.2.2.3.2 Modlisation dun moyen de stockage
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Calcul des tensionsde court-circuit
Court-circuit ?
Calcul de rpartition de charge
Tests si la variation de puissance est dans la
bande de rglage du rseau ?
croulement defrquence
Dclenchement des protections de rseau et ventuellement
de certaines protectionsde production
Instabilit de tension ?Surcharge ?
Capacit de systmeest suprieure la charge ?
-A-
AB
Actions correctrices
Dfaillance localiser ?
Actions de localisation de dfaut et de
reprise de service
AB
Nouvel vnement
AB
Nouveaux paramtres du systme-Topologie
- tats des composants- Puissances produites
- Puissances consommes
Perte de stabilit de certaines machines
Dclenchementde certaines protections
de production
AB
AB
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-A-
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III.2.3.1 Cas dun court-circuit
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III.2.3.2 Cas dune dconnexion dun gnrateur
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III.2.3.2.1 Stabilit en petits signaux
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Production Nud infinia < x < b
Impdance quivalente du rseau
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III.2.3.2.2 Stabilit sur report de charge
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III.2.3.2.3 Dconnection sur les courts-circuits
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Apparitiondu dfaut
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liminationdu dfaut
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III.2.3.2.4 Stabilit sur les enclenchements de charge
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P alternateur
F alternateur
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volution maximale de la frquence du rseau
volution relle de la frquence du rseau
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III.2.3.3 Cas dun croulement de frquence
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Temps dcroulementdu rseau
Dficit de puissance
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III.2.3.4 Cas dune surcharge
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Temps
Courant
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III.2.3.5 Cas dune instabilit de tension
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0 ,& .
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0#
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III.2.4.1 La localisation de dfaut et la reprise de service
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lment dfaillant
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Ouverture de S 1
Ouverture de S 2
S 3
Ouverture de S 3
= 0 = 0 = 0.1
S 2 ne souvre pasS 2 sest ouvert
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III.2.4.2 Les actions pour respecter les contraintes
III.2.4.2.1 Surcharge
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III.2.4.2.2 Ecroulement de frquence
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III.2.4.2.3 Ecroulement de tension
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III.2.5.1 Evnements alatoires
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*
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Court-circuit permanent
Court-circuit momentan
Rupture de la continuit
Dfaillance la sollicitation
ouverture
intempestive Arrt Rparation
)0
Gnrateur X X X XProtection Disjoncteur X X X X
Fusible X X X
Interrupteur X X X
Transformateur X X X
Jeu de barre X X X
Cble arien X X X X
Cble souterrain X X X
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III.2.5.2 Les facteurs influenant la fiabilit des composants
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0 . . 0 9 %
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temps
Mauvais temps
Temps normal
0 % 100 %
temps
Mauvais temps
Temps normal
0 % 100 %
vnements exceptionnels
Modle 2 tats Modle 3 tats
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9
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III.3 Les mthodes de calcul de sret pour les rseaux lectriques
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Simulation Monte Carlo
Caractristiques Calculs requis Graphes de
Markov Equivalents analytiques Rseaux de
Petri Code
informatique
" x x x x ;, x Approximations x x Topologie
=-9, -
Approximations x x
"- x - x Puissance des
charges =
*0 -
Approximations - x
"- x - x Capacit des
gnrateurs = '0
-
Approximations - x
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x x x x Moyen de stockage **
- - - x
Protection de rseau !,
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x x x x 6
- - - - Protections dun
gnrateur !0
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- - - - Ecroulement
De frquence )0 ".
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de tension )0 "
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Reprise de service 9+*0*
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Actions correctives ",*,
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Grand nombre dlments - x x x
Plusieurs points de calcul
- x x x
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0393
077,
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9
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III.3.2.1 Mise en uvre
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Df aut initiateur
Analy se du sy stme
Raction du sy stme
Action
Action
Nouv el tat du sy stme
Analy se du sy stme
Raction du sy stme
Nouv el tat du sy stme
Analy se du sy stme
Raction du sy stme
Nouv el tat du sy stme
Analy se du sy stme
Raction du sy stme
Nouv el tat du sy stme
Analy se du sy stme
Raction du sy stme
Action
Nouv el tat du sy stme
Analy se du sy stme
Raction du sy stme
Nouv el tat du sy stme
Analy se du sy stme
Raction du sy stme
Df aut 2me ordre
Analy se du sy stme
Raction du sy stme
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Dj
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Ouverture S
Action
Fermeture S
Action
Rparation L1Rparation DjFermeture Dj
Rparation L1Fermeture DJRparation n.o.Fermeture S
Rparation L1Rparation SFermeture DJ
Rparation L1Fermeture DjOuverture SFermeture S
Dfaut L2
Ouverture SRparation L1Fermeture DJRparation L2Fermeture S
Seq 1 Seq 2 Seq 3 Seq 5Seq 4
S
1 S S
1 S S
Temps ngligeable
TS
TS
1/1
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Rparation L2Puis fermeture S
Rparation L1Puis fermeture DjClients
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Clients connect s L2
Ouverture de SFermeture de S
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t = 1/2
t = Ts+TS
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III.3.2.2 Hypothses
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III.3.2.3 Limitations
III.3.2.3.1 Les composants forte indisponibilit
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Modle alatoire de la capacit du systme(15 gnrateurs de 1 MVA avec 5% d'indisponibilit)
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0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Capacit du systme en MVA
Pro
babi
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III.3.2.3.2 Les paramtres variables
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Puissance de la charge
Capacitdu systme
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100 %
Dficit de puissance
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Temps
Temps
Temps
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III.3.3.1 Modlisation du systme par Rseaux de Petri
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o ,,9#
o
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Modles des composants du rseaux
Gestionnaire du rseau
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III.3.3.2 Modlisation sous Matlab
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@CD
Modification de ltat des composants
du rseau
Prochain vnement
Choix de lvnement
-Court-circuit
-Rparation
-Panne dune gnration
-Rglage gnrations
-Dlestage de charge
-Dclenchement des protections de surcharges
-Tentative de relestage
-Manuvres dun organede coupure
- Variation de charge ou de capacit de production
Matrice COMPOSANTS RESEAU
tat des composants du systme (ligne,disjoncteurs
gnrations,clients)Composant en court-circuit
Composant disponible
Unit non connectable
Rglage gnrations
Charges non connectables
Ouverture disjoncteurs
Charges connectables
Calcul des tensionsde court-circuit
Court-circuit ?
Calcul de rpartition de charge
Dclenchement de certaines protections machines
f ace lv nement
croulement def rquence
Ordres de dclenchement des protections de rseau et
v entuellementde certaines protections
de production
Instabilit de tension ?Surcharge ?
Capacit du systmesuprieure
la charge ?
Actions correctricesOrdres de : Rglages de production Dmarrages de production Dlestage de charge
Df aillance localiser ?
Actions de localisation de df aut et de
reprise de serv ice
Nouveaux paramtres du systme-Topologie
- tats des composants- Puissances produites
- Puissances consommes
Dconnexions decertaines machines
Ordres de dclenchementde certaines protections
de production
OUI
OUI
OUI
NON
OUI
Ordres douv erture et/ou de f ermeture
Comptabilisation des indicesPour chaque client
-Nombre dinterruptions-Indisponibilit
Matrice EVENEMENTSvnements affects
dun temps doccurrence
Composant ouvert/ferm
NON
NON
OUI
NON
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Calcul de rpartition de charge
Amplitude de la surcharge et courbe de tenue en cour ant composant
Instant de l a panne
Calcul au pralable du temps moyen de dconnection
des units de pr oduction sel on l e dficit de puissance
Instabilit sur court-circuit
Calcul des tensions lors du court-circuit
Dclenchement des protections sur critre de tension
Calcul au pralable du temps moyen de dconnection
des units de pr oduction lors d une instabilit de tension
Instabilit en petits signaux
Calcul de limpdance quivalentedu rseau vue de l a machi ne
Si celle-ci nes t pas dans les critres exigs, on suppose que l a machine est dconnecte
Instabilit sur report de char ge
Calcul de la variation de limpdance quivalente du rseau vue de la machine
Si celle-ci nes t pas dans les critres exigs, on suppose que l a machine est dconnecte
Instabilit sur encl enchement de char ge
Calcul du F occasionn
Calcul du temps mi nimum pour que le sys tme r etrouve sa frquence initial e
Si lvoluti on de F nentre pas dans l es critres exigs,on suppose quil y a dcl enchement des machines
Dlestage automatique de chargeet / ou
dlestage volontaire dune quantit de charges
Surcharge
croulement de tension
croulement de frquence
Dconnexion de gnrateurs
Rglages des gnrationset / ou dlestage de charge
appropris
lotage des zones saines
Dclenchement dune certaine partie des charges
compte tenu du dficit en puissance et du temps moyen ncessaire
Dclenchement des rel ais frquenti els avant lcroulement total e
lotage des zones satisfaisant :
Capacit suffisante pour alimenter les charges
Critres assurant la stabilit des machines
Dclenchement des rel ais frquenti els avant lcroulement total e
Dclenchement dune certaine partie des charges
compte tenu du temps moyen ncessaire
Matrice des facteurs de distribution
Contraintes (gnrateurs, charges, lignes)
Optimisation
Dlestage automatique de chargeet / ou
dlestage volontaire dune quantit de charges
Modlisation des nouveaux types de dfaillances Modlisation des ractions du systme
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IV.1 Introduction
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IV.2 Insertion dune gnration disperse sur un rseau HTA /,*
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Dparts HTADparts HTA
C0202
C0505
C0606
C0707
C0808
C7000
C0202
C0505
C0606
C0707
C0808
C7000
Dparts HTADparts HTA
C0202
C0505
C0606
C0707
C0808
C7000
C0202
C0505
C0606
C0707
C0808
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IV.2.1.1 Le rseau tudi
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52"&CG:=
2@ 2C
$1@ $1C
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! !? @ C 7 ?
!"/#$)
521Z52" . GCGC GDGD
*?E*?F#*!@+!C+@C
.GCGC
!+!7+!?++7?.GDGD#
Dpart D1
Versdpart D2
Dpart dun autre rseau
Versdpart C1
Vers dpart C1
Vers dpart
C1
Vers dpart D1
Dpart D2
Charge BT
Charge HTA
Interrupteur manuel
Interrupteur tlcommand
Cble triphas
Dtecteur de dfaut
Secours
Charge BT
Charge HTA
Interrupteur manuel
Interrupteur tlcommand
Cble triphas
Dtecteur de dfaut
Secours
Charge BT
Charge HTA
Interrupteur manuel
Interrupteur tlcommand
Cble triphas
Dtecteur de dfaut
Secours
Charge BT
Charge HTA
Interrupteur manuel
Interrupteur tlcommand
Cble triphas
Dtecteur de dfaut
Secours
N.O.
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N.O. N.O.
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o ) 52"Z12+ %
*HG#
Postes sur poteau (type H6 ou CH)Postes en bas de poteau (type CB)
Postes type Rural Socle (RS)Postes type Rural Compact (RC)Postes type Urbain Compact (UC)Postes type Urbain Portable (UP)
Postes sur poteau (type H6 ou CH)Postes en bas de poteau (type CB)
Postes type Rural Socle (RS)Postes type Rural Compact (RC)Postes type Urbain Compact (UC)Postes type Urbain Portable (UP)
Rseau HTA
Rseau HTA
Rseau HTA
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IV.2.1.2 Analyse qualitative des dfaillances
IV.2.1.2.1 Modes de dfaillance des composants du systme
Composants Mode de dfaillance
Interruption courte G#? ( G#GDInterruption longue * G#GH7 ( * @#FC
Court-circuit permanent /2 G#GG ( 7Ouverture intempestive /2 G#GG ( 7Dfaillance la sollicitation ( G#G?_ 4
Court-circuit permanent /2 E#EG(G? ( C#HOuverture intempestive /2 E#EG(G? ( C#HDfaillance la sollicitation ( @_ 2.6
Court-circuit permanent /2 G#G ( C#HOuverture intempestive /2 G#G ( C#HDfaillance la sollicitation ( E_ 2.6
Court-circuit permanent G#GG7%G#@E ( Dfaut fugitif ou auto-ext ,* G#G@H%G#??C ( ( (
Court-circuit permanent G#GG@?%G#G?@ ( @H
Court-circuit permanent /2 G#GG?C ( H#
Court-circuit permanent /2 #C7(GC ( COuverture intempestive /2 #C7(GC ( CDfaillance la sollicitation ( ( 2
Court-circuit permanent /2 @#7G(G ( 7Ouverture intempestive /2 @#7G(G ( 7
Interrupteur tlcommand HTA
(par an)Poste source HTB/HTA
Disjoncteur HTA
r (heures)
Interrupteur manuel HTA
Cble souterrain HTA (1 km)
Transformateur HTA/BT
Ligne arienne HTA (1 km)
Fusible Sectionneur HTA
Disjoncteur BT
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IV.2.1.2.2 Comportement du systme
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Court-circuit sur le dpart
Ouverture intempestive dun
organe de coupure du rseau
Manuvres des interrupteurs tlcommands avec dtecteur de dfaut Manuvres des interrupteurs tlcommands sans dtecteur de dfaut Manuvres des interrupteurs manuels avec dtecteur de dfaut Manuvres des interrupteurs manuels sans dtecteur de dfaut
Ouverture des interrupteurs tlcommands juste en amont et juste en aval de lorgane dfaillant
et fermeture des secours.
Dfaut fugiti f
Dfaillance du disjoncteur de dpart
Cycle de renclenchementdu disjoncteur de
dpart
Dfaillance du poste source
Isolation du disjoncteur
du reste du dpart
Ralimentation du dpart par le secours connect
lautre rseau
Rparation dun composant
Ouvertures des ventuels secours
Fermeture de organes de coupures (isolant le composant
rpar
Ouvertures du disjoncteur de dpart
Ralimentation du dpart par le secours connect
lautre rseau
Cycle de renclenchementdu disjoncteur de
dpart
Ouverture des interrupteurs juste en amont et juste en aval de lorgane dfaillant et
fermeture des interrupteurs tlcommands.
!")#
,52"+,
,0*9H
9N
,&
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>S,
*,
*,#
Zone dfaillante
N.O.N.O.
N.O.
Int 1
Int 11
Int 12Int 14Int 13
Int 24 Int 25
S2
S1
Int 22
Int 23
Int 26
S3
Int 2Int 31
Int 33
Int 32
Int 34Int 35
Int 21
!")#156$
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CC# ,, +
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#
IV.2.1.3 Rduction du systme
,,+!@+,M&
o 521 521Z52"& 521
,,8952"+,
5218#
o 52"/$1@&9(,,,
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o 52" / $1C& 9( ,, , !@
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o 912&
52"Z12 * HG# 6
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C1
D2
Disjoncteur de dpart
12
3
4
5 6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1718
19 20N.O.
N.O.
N.O.
D2D3D4D5
E1
C1
Poste source
Autre p
oste
source
Dparts quivalents
Interrupteur manuel
Interrupteur tlcommand
Section quivalente
Dtecteur de dfaut
Secours
Interrupteur manuel
Interrupteur tlcommand
Section quivalente
Dtecteur de dfaut
Secours
Interrupteur manuel
Interrupteur tlcommand
Section quiva