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To maintain the voltage within specified limits, local control laws of distributed generators (DGs) reactive power (Q) with respect to their voltage (U) have been considered. This work studies the impact of Q(U) control laws on distribution feeders’voltage stability. An empirical study confirms the risk of voltage instability and highlights its dependence on control law parameters. To help distribution grid operators to choose these parameters, three methods assessing stability are formulated.First, a formal method based on discrete abstraction and bisimulation calculation is developed. The proposed approach yields precise results but with a high computational load. Then, to overcome this issue, an analytical criterion adapting Q(U) control laws response time with respect to grid parameters is formulated. Finally, a general criterion, valid in any cases, is established in order to be included in the grid codes. To conclude this work, extension to more complex cases is discussed., Pour maintenir la tension dans des bornes admissibles, des régulations locales de puissance réactive (Q) en fonction de la tension (U) sont envisagées sur les réseaux de distribution. Ces travaux étudient l’impact de ces régulations sur la stabilité des réseaux de distribution accueillant de la production. Une étude empirique confirme le risque d’instabilité de la tension et souligne le lien avec les paramètres de la régulation. Pour aider les gestionnaires à les choisir, trois méthodes d’étude de la stabilité sont proposées. Tout d’abord, une méthode formelle fondée sur les notions d’abstraction discrète et de bisimulation est développée. Elle offre une grande précision au prix d’un effort de calcul important. Pour contournercette difficulté, un critère analytique portant sur le temps de réponse des régulations Q(U) est formulé. Ensuite, un critère valable dans tous les cas est proposé pour les codes de réseaux. Enfin, l’extension desméthodes à des cas plus complexes est discutée.

Power systems must face new challenges in the current environment. The energy market liberalization and the increase in the loading level make the occurrence of instability phenomena leading to large blackouts more likely. Existing tools must be improved and new tools must be developed to avoid them.The aim of this thesis is the improvement of the voltage stability assessment efficiency. Two orientations are studied: the monitoring methods and the load modeling.The purpose of the monitoring methods is to evaluate the voltage stability using only measurements and without running simulations. The first approach considered is local. The parameters of the Thevenin equivalent seen from a load bus are assessed thanks to a stream of local voltage and current measurements. Several issues are investigated using measurements coming from complete time-domain simulations. The applicability of this approach is questioned.The second approach is global and uses measurements acquired by a Wide-Area Measurement System (WAMS). An original approach with a certain prediction capability is proposed, along with intuitive visualizations that allow to understand the deterioration process leading to the collapse.The load modeling quality is certainly the weak point of the voltage security assessment tools which run simulations to predict the stability of the power system depending on different evolutions. Appropriate load models with accurate parameters lead to a direct improvement of the prediction precision.An innovative procedure starting from data of long measurement campaigns is proposed to automatically evaluate the parameters of static and dynamic load models. Real measurements taken in the Belgian power system are used to validate this approach., Doctorat en Sciences de l'ingénieur, info:eu-repo/semantics/nonPublished

With the spread of deregulation, power systems are operated more and more close to their security and stability limits, and system conditions have become increasingly complex. Under this situation, blackouts occur more often, and large-scale blackouts cause enormous economic losses and social problems. Firstly, we analyze 37 important blackouts in the world from 1965 to 2005. And we classify their features in each phase, summarize their mechanism and give some recommendations for preventing the future blackouts. From the analysis, cascade overload and voltage collapse are the major incidents in the blackouts and a real-time system to prevent the blackouts is necessary. Based on the new measurement and control technologies – Wide-area measurement system (WAMS), we propose a new real-time power system stability control system. This system could provide the optimal real-time solutions based on load shedding to prevent the system instability. Load shedding, an effective method to prevent blackouts, has been widely used in power systems. Previous load-shedding plans were usually prearranged with the estimation of the system's emergency condition. However, sometimes, predesigned load shedding could not prevent blackouts in the complex and non-forecasted system conditions. We propose three real-time optimal load shedding methods and the optimal strategies which focus on the real-time non-forecasted system situation and realize both voltage stability and transient stability after load shedding. The smart home system is a system which could control the energy and keep comfort in the house at the same time. The soft load shedding, which is based on the smart home system, could realize the load shedding without switching the customer supply off. The concept of soft load shedding is then completely different from the classic load shedding., Avec l'extension de la dérégulation du système électrique, les réseaux électriques sont exploités de plus en plus près de leurs limites de sécurité et de stabilité. Les conditions d'exploitation des réseaux deviennent de plus en plus complexes. Dans cette situation, des blackouts se produisent plus fréquemment. Les blackouts à grande échelle provoquent d'énormes pertes économiques et sociales. Nous avons tout d'abord analysé 37 blackouts apparus dans le monde entre 1965 et 2005, classifié leurs caractéristiques selon des phases temporelles identifiées au préalable, résumé leurs mécanismes communs et suggéré quelques méthodes possibles pour la prévention des futurs blackouts. Il est ressorti de cette analyse que la cascade de surcharge et l'écroulement de tension sont de loin les incidents les plus fréquents dans les blackouts et qu'un système pour la prévention de ces incidents en temps réel est nécessaire. Basé sur les nouvelles technologies de surveillance et contrôle des réseaux de type WAMS (Wide-area measurement system en anglais), nous proposons un nouveau système de contrôle de la stabilité du réseau électrique en temps réel. Ce système peut fournir les solutions optimales pour éviter l'instabilité du réseau électrique et fonctionne à base de délestage. Le délestage, une méthode efficace pour éviter les blackouts, a été largement utilisé dans les réseaux électriques. Les plans de délestage actuels sont normalement préparés à l'avance selon l'estimation de l'état d'urgence du réseau. Cependant, les délestages prédéfinis ne peuvent parfois empêcher les blackouts dans certaines situations complexes et imprévues. De ce fait, nous avons proposé trois méthodes de délestage optimal en temps réel et des stratégies optimales associées qui se concentrent sur les situations imprévues et peuvent assurer la stabilité de tension et la stabilité transitoire après le délestage. En utilisant de plus un système intelligent de gestion d'énergie dans l'habitat qui permet d'adapter la consommation d'énergie à la disponibilité des ressources tout en maximisant le confort de l'usager, nos délestages sont réalisés "en douceur", c'est à dire sans mettre aucun client dans le noir. Ce concept est radicalement différent du délestage classique actuel.

Nous analysons à partir de simulations 2D et 3D une structure qui intègre monolithiquement un IGBT à bandes parallèles et une diode PIN de conduction inverse. Par rapport à un IGBT classique, la face arrière de cette structure est constituée de régions dopées P+ et N+. Nous montrons à partir de la visualisation de la répartition des porteurs dans une structure, l'influence de la diffusion N+ face arrière sur la chute de tension à l'état passant. Les simulations ont été effectuées premièrement sur une seule cellule puis elles ont été réalisées sur un grand nombre de cellules en respectant le critère de rapport de surfaces N+/(N+ + P+) sur la face arrière. Dans cet article, l'application que nous visons concerne le cas où la diode intégrée assure la conduction durant un temps très court pendant la commutation. Abstract 2D and 3D simulations were carried out in order to analyse a structure that integrates monolithically a PIN diode and an IGBT of a parallel cell geometry. Compared to a classical IGBT, this structure backside consists of P+ and N+ diffusions. We highlight, through the visualisation of career distributions within the structure, the impact of the backside N+ diffusion on the on-state voltage drop. The simulations were first carried-out on a single IGBT cell and then extended to a higher number of IGBT cells, however the surface ratio N+ /(N+ + P+ ) is maintained constant. The intended applications by this structure are some emerging applications where the reverse conducting diode ensures conduction during a very short time.

FACTS Systems (Flexible AC Transmission System) are approached to improveperformance transport networks and interconnection. Many studies have been donerecently on these systems for increasing the speed of parameter controllines (voltage, impedance and phase shift). The shunt and series compensation using systemspower electronics are FACTS concepts and enable networks to be more flexible.Shunt compensation is preferably carried out the tension carrier while the series compensationis used to reduce the impedance of the lines and thus to increase the transfer capabilitypower and improve the distribution of power flows in the network, as well asStatic and dynamic stability. Several systems have been presented in recent years. Thisreport presents a comparative study of the static and dynamic behavior of threeFACTS systems in transport networks: the SVC (Var Compensator Statie), the STATCON(ST condense ATIC) and the TCSC (Thyristor Controlled Series Compensator). This work focuses onvoltage stability and power transfer capacity and undue study of the action of L TC(Load Tap Changers). The effects of PSS (Power System Stabilizers) are also analyzed in thepurpose of later compare them with FACTS systems. The results were obtained usingdifferent tests networks (network 14 noeus IEEE, Simplified French UHV network, New England network39 knots) and showed the impact of each FACTS system on power networks., Les systèmes FACTS (Flexible AC Transmission System) sont pressentis pour l'amélioration desperformances des réseaux de transport et d'interconnexion. De nombreuses études ont été faitesrécemment sur ces systèmes concernant l'augmentation de la vitesse de contrôle des paramètres deslignes (tension, impédance et déphasage). Les compensations shunt et série utilisant des systèmesd'électronique de puissance sont des concepts FACTS et permettent aux réseaux d'être plus flexibles.La compensation shunt réalise de préférence le support de la tension alors que la compensation sérieest employée pour réduire l'impédance des lignes et donc pour augmenter la capacité de transfert depuissance ainsi qu'améliorer la répartition des transits de puissance dans le réseau, aussi bien que lesstabilités statiques et dynamiques. Plusieurs systèmes ont été présentés ces dernières années. Cerapport décrit une étude comparative concernant le comportement statique et dynamique de troissystèmes FACTS dans les réseaux de transport: le SVC (Statie Var Compensator), le STATCON(ST ATic CONdenser) et le TCSC (Thyristors Controlled Series Compensator). Ce travail est axé surla stabilité de tension et les capacités de transfert de puissance et indu l'étude de l'action des L TC(Load Tap Changers). Les effets des PSS (Power System Stabilizers) sont également analysés dans lebut de les comparer ultérieurement aux systèmes FACTS. Les résultats ont été obtenus à l'aide dedifférents réseaux tests (réseau 14 noeus IEEE, réseau UHV français simplifié, réseau New-England39 noeuds) et ont montré l'impact de chaque système FACTS sur les réseaux de puissance.