Brevet FR2624667A1 — publié le 19890616

La présente invention concerne un système de compensation de puissance pour une installation de dis- tribution de tension dans laquelle une tension est injec- tée dans plusieurs sorties de tension à partir d'un côté basse tension d'un transformateur ayant un côté haute tension et dans laquelle un régulateur d'exploitation de compensation de puissance, pour la compensation de la puissance réactivé inductive d'une installation reliée à la sortie de tension, est associé à toutes ou la plu- part des sorties de tension. Des systèmes de compensation de puissance semblables comprennent des régulateurs d'exploitation qui sont associés à des installations électriques pré- sentant une charge réactive, pour compenser la puissance réactive.électrique, laquelle, usuellement, peut provo- quer des dissipations de puissance considérables dans les conducteurs d'amenée de l'installation électrique. Avec une telle installation électrique, il est possible par exemple de mettre en oeuvre une installation élec- tromotrice qui présente une charge réactive inductive. Le régulateur d'exploitation utilise dans une telle situation des charges capacitives qui sont associées à la charge inductive représentée par l'installation électromotrice pour compenser la puissance réactive développée par celle-ci. Plus particulièrement, lorsqu'une installation de distribution de tension alimente plusieurs installa- tions électriques présentant des charges réactives, il peut se présenter des situations de charge réactive qui ne peuvent être compensées intégralement par l'un des régulateurs d'exploitation respectifs associés à une installation électrique. C'est par exemple le cas dans de grosses entreprises dans lesquelles la compensation de puissance doit être scindée en plusieurs installations partielles. Les installations de compensation isolées se conforment aux données locales, au besoin en puissance réactive et à la charge de puissance. La recherche de puissance de compensation des installations partielles s'aligne sur le besoin existant localement. Ce besoin est déterminé soit par des techniques de mesure soit par ordinateur, à l'occasion de quoi, dans de nombreux cas, une réserve de puissance est programmée pour d'éven- tuelles extensions. Des situations de fonctionnement globales concernées, il résulte les particularités suivantes concernant le facteur de synchronisme ainsi nommé: 1. Le facteur de synchronisme global est plus petit en règle générale que les vaLeurs supposées pour les installations de compensation partielles. 2. En cas d'arrêt de production de perturba- tions dans une zone partielle, les puissances de compen- sation encore disponibles ne sont pas sur le réseau. 3. Il existe la possibilité de tolérances de régulation de sorte que, dans un cas défavorable, le facteur de puissance théorique à la prise de courant de l'installation de distribution de tension sur le réseau ne soit pas atteint. 4. Des sorties non compensées isolément peuvent être compensées mutuellement par mise en oeuvre d'une puissance de réserve. Il s'ensuit que le facteur de marche de la compensation en exploitation tend globalement vers un maximum de 70 à 80%. Il résulte de ce surdimensionnement une dépense non accessoire et ainsi un facteur de coût considérable. Le but de la présente invention est de fournir une possibilité d'optimisation de la compensation de puissance, par exempledes caractéristiques de régulation. Suivant l'invention, le système de compensation de puissance est caractérisé en ce qu'un régulateur pilote est prévu, qui sert pour le contrôle du facteur de puissance réactive avant la dérivation de l'installa- tion de distribution de tension dans toutes ou la plu- part des sorties de tension ainsi que pour la compensa- tion de la puissance réactive inductive encore disponi- ble après la compensation par les régulateurs d'exploi- tation. Suivant une version préférée de l'invention, le régulateur pilote est couplé aux régulateurs d'exploi- tation par une ligne de contrôle annulaire bipolaire. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le régulateur pilote est couplé soit au côté haute tension, soit au côté basse tension de l'ins- tallation de distribution de tension. Suivant une version avantageuse de l'invention, plusieurs installations de distribution de tension sont couplées par transformateur au côté haute tension et un régulateur pilote comporte des circuits de commande dont le nombre est égal à celui des installations de distri- bution de tension comprenant respectivement plusieurs régulateurs d'exploitation. L'invention sera expliquée plus en détail dans l'annexe suivante à partir des figures représentant des exemples de réalisation. - la figure 1 représente une première forme de réalisation d'un système de compensation de puissance conforme à l'invention;- - la figure 2 illustre une modification du système de compensation de puissance représenté à la figure 1; - la figure 3 est une autre modification du système de compensation de puissance représenté à la figure 1; et - la figure 4 représente un système de compen- sation de puissance pour plusieurs installations de distribution de tension. En référence à la forme de réalisation de la figure 1, une installation de distribution de tension est couplée par un transformateur 3 à un réseau qui est représenté schématiquement par une portion de câble 1. Le réseau 1 est situé du côté haute tension. Le transfor- mateur peut également fonctionner en mode parallèle. Pour illustrer ce cas, un transformateur supplémentaire 3, 2 est représenté en parallèle sur le transformateur 3. Une installation de distribution de tension munie de plusieurs sorties de tension 5, 6, 7, 8, 9 et 9' est reliée au côté secondaire du transformateur par un conducteur 4. A chacune des sorties est reliée une installation électrique (non représentée) présentant une charge réactive. Des régulateurs d'exploitation 10, 11, 12, 13 et 14 sont prévus pour compenser la puissance réactive inductive qui est créée par les installations électri- ques reliées. aux sorties de tension. Ils sont couplés respectivement aux sorties dé tension 5 à 9 par un transformateur de mesure de courant 15, 17, 19, 21 et 23 ainsi que par un transformateur de mesure de tension 16, 18, 20, 22 et 24. La liaison est effectuée directe- ment au réseau basse tension et par transformateur de tension au réseau moyenne tension. Ces régulateurs d'exploitation 10 à 15 ont pour fonction de compenser suivant des techniques connues à l'aide de condensa- teurs la puissance réactive inductive présente à leurs sorties de tension associées, afin de tenir une valeur théorique donnée. Comme cela a déjà été développé plus haut, un facteur de marche optimal de la compensation en exploita- tion n'est pas encore disponible. Pour obtenir une telle optimisation, un régulateur pilote 25 est prévu et, dans la forme de réa- lisation de la figure 1, est relié au côté haute tension par un transformateur de mesure de courant 27 ainsi qu'au câble 2 par un transformateur de mesure de tension 28. Dans tous les régulateurs 10 à 14 ainsi que 25 de la forme de réalisation représentée à la figure 1, l'entrée de mesure de tension correspondante est indiquée par U et l'entrée de mesure de courant par I. Le régulateur pilote 25 est relié à tous les régulateurs d'exploitation 10 à 15 par une ligne de commande annulaire 26 bipolaire. Comme cela-a déjà été développé,-les régula- teurs 10 à 14 servent à compenser la puissance réactive inductive présente aux sorties de tension 5 à 9. Tous les régulateurs d'exploitation ou du moins une partie prépondérante des régulateurs d'exploitation ont compensé la puissance réactive inductive dans leur sec- teur et cependant la compensation théorique n'est pas encore atteinte du côté de la liaison de l'installation de distribution de tension au réseau, le régulateur pilote entre alors en fonction. Dans la forme de réalisation de la figure 1, il acquiert le courant et la tension du côté haute tension sur le câble 2, pour déterminer le facteur de puissance réactive, par exemple le déphasage entre tension et courant. Sur la base de cette acquisition, le régulateur pilote 25 provoque avec un retard temporel un décalage de valeur de consigne dans le sens inductif ou capacitif. Ce décalage de valeur de consigne linéaire en fonction du temps-est égal pour tous les régulateurs d'exploitation 10 à 14. Aussi longtemps qu'un décalage de la consigne par rapport à la valeur instantanée existe dans le sec- teur des régulateurs d'exploitation, une compensation supplémentaire est effectuée sous le contrôle du régu- lateur pilote 25. Si la valeur de consigne apparaît au point de mesure du régulateur pilote, alors ce dernier cesse le décalage de valeur de consigne. La valeur de consigne atteinte alors peut être par exemple stockée. Pour les régulateurs d'exploitation 10 à 14, cela signifie que la valeur actuelle de consigne est composée maintenant de la valeur de consigne mise au point dans le régulateur d'exploitation isolé et de l'ajustage de la valeur de consigne appelé par le régu- lateur pilote 25. Les facteurs de puissance changent sur une sortie de tension dans une proportion infime, de sorte que le régulateur pilote 25 n'est pas encore sollicité, ainsi, le régulateur d'exploitation concerné cherche à compenser ce changement, afin que la valeur de consigne actuelle ne puisse être modifiée. Lors des changements de charge, un délai d'attente approprié est mis en oeuvre pour permettre d'adresser le régulateur pilote 25. Ainsi, on doit parvenir à ce que le régulateur d'exploitation correspondant ait le temps de compenser lui-même le changement de charge. Si, après écoulement de ce délai d'attente, la compensation n'est pas encore pleinement réalisée, alors le régulateur pilote 25 entre en action et induit un dédalage de valeur de consigne dans le sens corres- pondant. Le régulateur pilote 25 peut ainsi influer sur la valeur de consigne des régulateurs d'exploitation o10 à 14 de sorte que la consigne à obtenir soit atteinte aux prises de courant de l'installation de distribution de tension. Le transfert de données du régulateur pilote 25 vers les régulateurs d'exploitation 10 à 14 suit le prin- cipe de la boucle de courant, dans lequel un transfert en mode simplex a lieu au moyen d'une ligne de commande annulaire 25 bipolaire. Les régulateurs d'exploitation peuvent être reliés à la ligne de commande annulaire 25 par exemple au moyen d'optocoupleurs, par lesquels un couplage galvanique entre le régulateur pilote et les régulateurs d'exploitation est ensuite assuré. Le régulateur pilote 25 peut transmettre par la ligne de commande annulaire 26 quatre instructions de contrôle, au môyen desquelles les déroulements fonctionnels expliqués précédemment sont réalisés. Les instructions sont à la disposition des. régulateurs d'exploitation pendant un laps de temps plus long et sont questionnées périodiquement. La vitesse de transmission joue donc uniquement un rôle auxiliaire; cela arrive au contraire uniquement au début lors de la présence des valeurs statiques. L'utilisation de ce type de transmission est liée au fait que le système est très perturbateur. Des champs magnétiques puissants temporaires, qui peuvent naître au cours des processus de distribution, n'ont. aucune influence du fait de leur courte durée. L'utilisation d'optocoupleurs pour le couplage des régu- lateurs d'exploitation avec le régulateur pilote entraîne outre l'isolation galvanique,une réjection en mode commun élevée. La figure 2, qui représente une partie de l'installation de distribution de tension de la figure 1 et dans laquelle des éléments identiques sont indiqués par des références identiques, illustre une forme de réalisation, dans laquelle l'acquisition de valeurs de mesure pour le régulateur pilote 25 est effectuée du côté basse tension, à savoir, au côté secondaire du transformateur dans le conducteur 4. Avec cette forme de réalisation, la charge réactive inductive du transformateur n'est cependant pas prise en compte vis-à-vis de la forme de réalisation. Selon la figure 3, qui représente également une partie de l'installation de distribution de tension de la figure 1 et dans laquelle des éléments identiques sont également indiqués par des références identiques, un fonctionnement parallèle des transformateurs 3, 3-2 est représenté, au moyen duquel le deuxième transformateur 3-2 pilote une deuxième installation de distribution de tension correspondant à celle de la figure 2, qui n'est cependant pas représentée en détail, du fait qu'elle correspond à l'installation de distribution de tension de la figure 1. La figure 4 représente une forme de réalisa- tion, dans laquelle un régulateur pilote 25 comporte trois circuits de commande 25-1, 25-2 et 25-3, qui commandent respectivement un système de régulateurs d'exploitation 100 à 103, 200 à 203, ainsi que 300 à 303 par une ligne de commande annulaire respective 26-1,26-2 et 26-3. La commande est identique pour tous les circuits de commande. Jusqu'à dix régulateurs d'exploitation peuvent être reliés par circuit de commande, de sorte qu'un maximum de 30 régulateurs d'exploitation est assigné au régulateur pilote. Dans le cas o l'un des circuits de commande n'est pas utilisé, cela n'a aucune influence sur les autres circuits. REVENDICATIONS 1. Système de compensation de puissance pour une installation de distribution de tension, dans laquelle une tension est injectée dans plusieurs sorties de tension (5 à 9) à partir d'un côté basse tension (4) d'un transformateur (3) ayant un côté haute tension (1, 2) et dans laquelle un régulateur d'exploitation de compensation de puissance (10 à 14), pour la compensa- tion de la puissance réactive inductive d'une installa- tion électrique reliée à la sortie de tension, est associé à toutes ou la plupart des sorties de tension (5 à 9), caractérisé en ce qu'un régulateur pilote (25) est prévu, qui sert pour le contrôle du facteur de puissance réac- tive avant la dérivation de l'installation de distribu- tion de tension dans toutes ou la plupart des sorties de tension (5 à 9) ainsi que pour la compensation de la puissance réactive inductive encore disponible après la compensation par les régulateurs d'exploitation (10 à 14). 2. Système de compensation de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur pilote (25) est couplé aux. régulateurs d'exploitation (10 à 14) par une ligne de contrôle annulaire bipolaire (26). 3. Système de compensation de puissance selon la revendication 1 et/ou 2, caractérisé en ce que le régulateur pilote (25) est couplé au côté.haute tension (1, 2) de l'installation de distribution de tension. 4. Système de compensation de puissance selon la revendication 1 et/ou 2, caractérisé en ce que le régulateur pilote (25) est couplé au côté basse tension (4) de l'installation de distribution de tension. 5. Système de compensation'de puisance selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que plusieurs installations de distribution de tension sont couplées par transformateur au côté haute tension (1, 2) et en ce qu'un régulateur pilote (25) comporte des cir- cuits de commande (25-1, 25-2, 25-3), dont le nombre est égal à celui des installations de distribution de tension comprenant respectivement plusieurs régulateurs d'exploitation (100 à 103; 200 à 203; 300 à 303).