Système de contrôle de puissance UPFC PLUS®

de protectionnumériquedécentralisé

Aperçu
Les Converter Controlled Series Capacitors (CCSC PLUS) fournissent une compensation série dynamique et le contrôle des flux de puissance pour les réseaux de transport AC haute tension. CCSC PLUS associe la technologie des condensateurs en série à une branche convertisseur pour assurer le contrôle dynamique du flux de puissance directement en série avec la ligne de transport, sans transformateur haute tension. La plateforme est conçue pour des corridors de transport fonctionnant jusqu'à 400 kV et des intensités de ligne jusqu'à 4 000 A.

Pourquoi les réseaux de transport ont besoin de contrôle dynamique des flux
Trois facteurs convergents accroissent le besoin de contrôle dynamique des flux : une demande en hausse (plus rapide que la construction de nouvelles lignes), une production située de plus en plus loin des charges, et des flux moins prévisibles dus à l'augmentation de la génération variable. Le résultat est une congestion structurelle sur certains circuits tandis que des chemins parallèles restent sous-utilisés. Améliorer l'utilisation des infrastructures existantes permet de limiter les investissements et d'éviter les longues procédures et délais de construction de nouvelles lignes.

Limites de la compensation série conventionnelle

• Condensateurs série fixes (FSC) : impédance fixe déterminée à la mise en service et non adaptée aux conditions changeantes.
• Transformateurs à décalage de phase (PST) : réponse en secondes à minutes, pas assez rapide pour un contrôle dynamique.
• Compensation série contrôlée par thyristors (TCSC) : apporte de la contrôlabilité mais introduit des harmoniques et offre une plage inductive limitée.

Qu'est-ce que CCSC PLUS ?
CCSC PLUS est une solution modulaire pour la compensation série dynamique dans les réseaux de transport AC. Elle associe un banc de condensateurs série fixe à une branche convertisseur containerisée basée sur la technologie Modular Multilevel Converter (MMC) pour permettre un contrôle d'impédance bidirectionnel en temps réel (capacitif et inductif) et des fonctions d'appui réseau. En supprimant le besoin d'un transformateur haute tension, CCSC PLUS réduit l'emprise au sol, le coût installé et les délais par rapport aux solutions couplées à un transformateur.

Architecture système
CCSC PLUS combine deux éléments principaux sur une seule plateforme :

• Branche condensateur fixe : installée directement en série avec la ligne de transport pour fournir la compensation capacitive via une impédance fixe.
• Branche convertisseur (VSC) : convertisseur à source de tension containerisé (VSC) basé sur la technologie MMC, installé en parallèle du banc de condensateurs sur la même plateforme pour contrôler la tension aux bornes du condensateur et ajuster dynamiquement l'impédance efficace vue par la ligne.

Modes de contrôle
La branche convertisseur permet deux modes de contrôle primaires :

• Mode de contrôle d'impédance : maintient un point de consigne d'impédance constant indépendamment des variations du courant de ligne afin de redistribuer les flux entre chemins parallèles.
• Mode de contrôle du courant de ligne : ajuste en continu la compensation d'impédance pour maintenir un courant de ligne consigné et gérer précisément le flux de puissance.

Fonctions additionnelles d'appui réseau
Outre le contrôle des flux en régime permanent, CCSC PLUS fournit :

• Power Oscillation Damping (POD) pour contrer les oscillations interzones et améliorer la stabilité dynamique.
• Atténuation du sub-synchronous resonance (SSR) et du sub-synchronous torsional interaction (SSTI) pour protéger les arbres de générateur et les installations couplées au convertisseur.
• Dispatch d'urgence : maximiser le flux sur le circuit restant lors de contingences N-1 pour soutenir la sécurité d'approvisionnement.
• Gestion des surcharges de ligne : redistribuer le flux hors des circuits thermiquement contraints en temps réel sans intervention opérateur.

Cas d'utilisation
Applications typiques de CCSC PLUS :

• Gestion de congestion sur des corridors de transport parallèles par redistribution dynamique des flux.
• Intégration de grands hubs renouvelables (éolien offshore, solaire) dans des réseaux contraints pour augmenter la capacité d'accueil sans renforcement des lignes.
• Stabilisation du réseau et réponse aux contingences (POD, atténuation SSR, dispatch d'urgence après défauts).
• Différer des renforts coûteux du réseau en extrayant plus de capacité des lignes existantes.

Avantages pour les opérateurs et ingénieurs de réseau

• Maximiser la capacité existante du réseau sans construction de nouvelles lignes ; réduire les coûts de redispatch via redistribution automatisée des flux à l'échelle de la milliseconde.
• Emprise de poste plus réduite et travaux civils simplifiés grâce à l'absence de transformateur haute tension.
• Conception modulaire (convertisseur containerisé) pour essais en usine, réduction du temps de mise en service et périmètre EPC prévisible.
• Contrôle programmable librement permettant des mises à jour des modes de contrôle et des points de consigne selon l'évolution du réseau et des codes.

Services d'ingénierie, projet et cycle de vie
CCSC PLUS est fourni et supporté sur l'ensemble du cycle de vie de l'actif : études système et intégration réseau (flux de charge, stabilité, analyse SSR/SSTI, modèles validés), périmètre EPC complet incluant les tests d'acceptation en usine (FAT) et la mise en service sur site, intégration avec SCADA/EMS, et support en cycle de vie (monitoring distant, diagnostics, mises à jour logicielles/de contrôle, pièces de rechange et maintenance préventive).

Caractéristiques / spécifications techniques

• Tension système : Jusqu'à 400 kV (tensions supérieures sur demande)
• Courant nominal de ligne : Jusqu'à 4 000 A
• Contrôle d'impédance : Capacitif et inductif (bidirectionnel)
• Fonctions additionnelles : Power Oscillation Damping (POD), atténuation SSR / SSTI, dispatch d'urgence, gestion des surcharges de ligne
• Technologie convertisseur : Voltage Source Converter (VSC) / Modular Multilevel Converter (MMC)
• Transformateur HV : Non requis
• Conception plateforme : Containerisé / assemblé sur site
• Conformité code réseau : Sécurité N-1, exigences de damping des oscillations de puissance
• Système de contrôle : Basé sur la plateforme de contrôle SVC PLUS® (STATCOM)
• Installation typique : En série avec la ligne de transport ; branche convertisseur (VSC) en parallèle avec le banc de condensateurs sur la même plateforme