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L’électrification intelligente au service de la transition énergétique

Smart electrification towards energy transition

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Soutenance de thèse de Pascal TORWELLE

Publié le 18 janvier 2021
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19 janvier 2021

Soutenance de thèse de
Pascal TORWELLE intitulée
"Développement d'une stratégie de protection pour réseaux HVDC à base de lignes aériennes et/ou hybrides"

Le lien ci-dessous permettra de suivre la soutenance en ligne : https://attendee.gotowebinar.com/register/6049910311913387534
 

Mardi 19 janvier 2021 à 9h


salle de conférence
SuperGrid Institute
23 Rue de Cyprian
69100 Villeurbanne

Mardi 19 janvier 2021

diplome

diplome

Le jury sera composé de :

M. Bertrand RAISON Professeur à l’université Grenoble Alpes, Directeur
M. Trung Dung LE Maître de conférences à l’Ecole Centrale Supélec, Co-Encadrant, Invité
M. Alberto BERTINATO Ingénieur de recherche à SuperGrid Institute, Co-Encadrant, Invité
M. Lutz HOFMANN Professeur à la Leibniz Universität Hannover, Rapporteur
M. Benoît ROBYNS Professeur à l’Université Catholique de Lille, Rapporteur
M. Mohammed BENBOUZID Professeur à l’Université de Brest, Examinateur
M. Marc PETIT Professeur à l’Ecole Centrale Supélec, Examinateur
Mme Cora PETINO Ingénieure Docteure à Tennet, Invité


Résumé:

La recherche mondiale de réduction des émissions de gaz à effet de serre, de moins de pollution et d'une plus grande efficacité afin de faire face au changement climatique nécessite des changements élémentaires dans la production et la transmission d'énergie. Les centrales conventionnelles dont l'énergie primaire provient du charbon ou du nucléaire sont de plus en plus repoussées par les énergies renouvelables. Cependant, le grand potentiel de l'énergie éolienne est situé en mer, ce qui implique que l'énergie est produite dans des zones reculées loin des régions métropolitaines. Afin d'éviter la congestion du réseau de transport AC, la construction de réseaux HVDC offre de grandes opportunités. Les sources d'énergie renouvelables pourraient être interconnectées via un système HVDC maillé (MTDC), également appelé Supergrid. Cependant, la protection de ces réseaux HVDC reste un domaine de recherche actuel. Le courant de défaut dans les réseaux MTDC atteint plusieurs dizaines de kilo ampères et n'a pas des points de passage par zéro contrairement aux réseaux AC. Des disjoncteurs Courant Continu rapides (DCCB) sont nécessaires pour interrompre le courant de défaut. Un autre défi consiste à limiter l'impact sur le réseau AC et à assurer sa stabilité lors de l'élimination des défauts DC. Le CHAPITRE I donne un aperçu des configurations, des composants, du comportement aux pannes et de la protection dans les réseaux MTDC. Le CHAPITRE II traite des aspects de modélisation des composants du réseau pour les études de défauts DC. Dans la dernière section de ce chapitre, une méthode de calcul semi-analytique du courant de défaut pour les réseaux hybrides prenant en compte le blocage MMC est proposée. Le procédé est en outre utilisé pour le dimensionnement d'inductances DC. Une analyse de la conformité des stratégies de protection non sélective avec les réseaux hybrides est réalisée au CHAPITRE III. Sur la base des défis identifiés, une nouvelle stratégie de protection est proposée au CHAPITRE IV. Les séquences de protection sont validées dans le CHAPITRE V. Le CHAPITRE VI traite de la refermeture automatique des lignes aériennes dans les réseaux MTDC et un nouveau concept de pré-charge est proposé.

 

Abstract:

High Voltage Direct Current (HVDC) grids are an auspicious solution for the integration of huge amounts of renewable energy. However, the great potential of wind energy is located offshore which implies that energy is produced in remote areas far from metropolitan regions. The construction of HVDC networks offers great opportunities in order to avoid congestion in AC transmission networks. Renewable energy sources could be interconnected via a meshed HVDC system, also called supergrid. However, the protection of such HVDC grids is still a challenging field of research. The fault current in meshed HVDC grids reaches several tens of kilo amperes and has no zero crossing points compared to AC grids. Fast DC Circuit Breakers (DCCB) are required in order to interrupt the fault current. Another challenge is to limit the impact on the AC grid and to ensure its stability during fault clearing of DC faults. Considering a hybrid grid that consists of not only cables but also overhead lines (OHL), new challenges are identified. The most obvious constraint is the high fault probability of OHLs compared to cables which would lead to frequent active power flow interruptions and low avail-ability of the DC grid when applying a non-selective fault clearing strategy (FCS). The objective of this thesis is to identify the major challenges when considering the application of non-selective FCS to hybrid grid structures and to propose solutions. CHAPTER I provides an overview on configurations, components, fault behaviour and protection in Multi-Terminal Direct Current (MTDC) grids. CHAPTER II treats modelling aspects of grid components for DC fault studies. In the last section of this chapter, a semi-analytical fault current calculation method for hybrid grids considering MMC blocking is proposed. The method is further used for the sizing of DC limiting inductors. An analysis on the compliance of non-selective protection strategies with hybrid grids is carried out in CHAPTER III. Based on the identified challenges, a novel protection strategy is proposed in CHAPTER IV. The protection sequences are validated in CHAPTER V. CHAPTER VI treats the auto-reclosing of OHLs in MTDC grids and a novel pre-energisation concept is proposed.

 
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mise à jour le 18 janvier 2021

A
Laboratoire G2Elab Laboratoire G2Elab
Bâtiment GreEn-ER, 21 avenue des martyrs - CS 90624
Grenoble
38031 Grenoble Cedex 1
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