Un ilot non-intentionnel peut se former lorsque d’une petite partie du réseau est déconnectée du reste du système électrique, et continue pourtant de fonctionner à l’insu du gestionnaire de réseau en raison de la présence de générateurs locaux. Cet événement n’est pas voulu : le comportement des ilots n’est pas maitrisé, ce qui entraîne des risques potentiels pour les personnes et équipements électriques. L’ilotage non-intentionnel est un phénomène complexe et mal connu, aujourd’hui considéré comme rare, mais dont la probabilité d’apparition tend actuellement, a priori, à s’accroître progressivement. Cet accroissement est dû à l’effet conjugué de plusieurs phénomènes : premièrement, le développement des installations de production de petite et moyenne puissance, raccordées directement au réseau de distribution ; deuxièmement, l’élargissement des seuils de détection qui sont utilisés dans leurs protections de découplage ; et troisièmement, l’implémentation dans ces installations d’automatismes de régulation de puissance active et réactive. Dans ce contexte, la chaire industrielle Smartgrid d’Enedis a financé ces travaux de thèse afin de mieux caractériser ces phénomènes d’ilotage et d’améliorer leur détection.Afin d’atteindre ces objectifs, une première priorité de la thèse a été d’améliorer la compréhension des ilots non-intentionnels au travers d’une approche analytique. Celle-ci a notamment permis la résolution formelle d’un modèle simple capable d’expliquer le comportement en fréquence d’un îlot. Ces résolutions ont été enrichies par de nombreuses expérimentations en laboratoire et par des simulations numériques. Les modèles ont fait l’objet d’une étude bibliographique approfondie, notamment pour le choix des modèles de charge.Une seconde priorité de la thèse a été d’estimer l’efficacité des méthodes passives de détection d’ilotage au travers du calcul de la zone de non-détection (ZND). L'influence de plusieurs charges sur la ZND a été analysé, ce qui a permis d’améliorer la compréhension du phénomène complexe que sont les ilots non-intentionnels. L’efficacité des nouvelles protections anti-ilotage utilisant des seuils sur la dérivée en fréquence (ROCOF) a aussi fait l’objet d’évaluations approfondies. Enfin, les méthodes de calcul de ZND ont été améliorés par rapport aux méthodes préexistantes, ce qui a permis de radicalement améliorer l’estimation faite de l'impact des nouvelles régulations de puissance P(f) et Q(U). / Unintentional islands might appear when a subpart of the grid is disconnected from the power system and keeps working because of local generation. These events are unwanted: their behavior is not controlled and leads to potential risks for people and for electric equipment. Unintentional islanding is a complex phenomenon and badly understood. Nowadays it is considered to be rare, but a priori its occurrence probability is currently steadily increasing. This rising is the consequence of several phenomena: firstly, the development of distributed generation of small and average size directly connected to the distribution grid; secondly, the enlargement of frequency thresholds used by isolating protections; and thirdly, the implementation of power regulations of active and reactive power in the generation unit. Within this context, the Smart Grid chair of Enedis financed this PhD thesis in order to better characterize these islanding phenomena and to improve their detection.To achieve these targets, a first priority of the PhD was to improve the comprehension of unintentional islanding through symbolic calculation. This approach makes it possible to solve a simple model and to explain the evolution of the frequency during an island. These results are completed with several laboratory experiments and by numeric simulations. Models are designed based on a thorough bibliography, in particular for load modeling.A second priority of the PhD was to estimate the efficiency of anti-islanding protections through the computation of non-detection zone (NDZ). The impact of several loads on the NDZ is analyzed to improve the understanding of unintentional islanding, which is a complex phenomenon. The efficiency of new anti-islanding protections using thresholds on the rate of change of frequency (ROCOF) is also thoroughly evaluated. It is shown that the computation method used by the protection plays a key role. At last, the calculation methods of the NDZ is improved regarding previous methods. Among other things, it allows to radically change the estimations of the impact of new power regulations P(f) and Q(U).

This report addresses the parameter settings for a protective relay designed to safeguard a 15 kW wind turbine located in Rimbo, Norrtälje municipality, against unintentional islanding. This type of situation arises when distributed energy resources continue to supply local loads, even if the main grid has been unintentionally disconnected. The previous protection system experienced malfunctions and has been replaced with a new protective relay to ensure reliable protection. The new protective relay introduces two parameters (relay settings) associated with unintentional islanding protection function, namely RoCoF (rate of change of frequency) hysteresis, and delay, which were not defined in the previous protective relay. This report aims to determine suitable relay settings and verify that the relay operates as intended, taking into account both local and national requirements for connected generators. When these requirements did not specify or recommend a specific value, reference was made to practices in neighbouring countries, and consideration was given to the generator owner's benefit. Testing the relay with the chosen settings was crucial to ensure a correct understanding and accurate input of the settings. The testing was conducted in a laboratory environment with carefully defined signals of controlled frequency and voltage, while the relay's trip output was logged. The report includes information about the current settings along with a theoretical background to explain their functionality. It also presents test results and the provided information on parameter configurations. Additionally, recommended settings for RoCoF hysteresis and implementation delay are suggested, aiming to enhance protection against inadvertent operation. The results confirmed that the relay can be used in Rimbo, Norrtälje municipality, according to the parameters described in the report. / Denna rapport behandlar parameterinställningar för ett skyddsrelä som skyddar en 15 kW vindkraftsturbin i Rimbo, Norrtälje kommun, mot oavsiktlig ödrift. Denna typ av situation uppstår när distribuerade energiresurser försätter att mata lokala laster, även om stamnätet har kopplats bort oavsiktlig. Det tidigare skyddssystemet har blivit skadat och ersatt med ett nytt skyddsrelä för att säkerställa ett tillförlitligt skydd. Det nya skyddsreläet introducerar två parametrar (reläinställningar) relaterade till skyddsfunktionen mot oavsiktlig ödrift, nämligen RoCoF (frekvensderivata intervall) hysteres och fördröjning, som inte var definierade i det tidigare skyddsrelät. Denna rapport syftar till att fastställa lämpliga reläinställningar och verifiera att reläet fungerar enligt avsikt, med hänsyn till både lokala och nationella krav för anslutna generatorer. När dessa krav inte specificerade eller rekommenderade ett specifikt värde, refererades det till praxis i närliggande länder och hänsyn togs till generatorägarens fördel. Testning av reläet med de valda inställningarna var av central betydelse för att säkerställa en korrekt förståelse och korrekt inmatning av inställningarna. Testningen utfördes i en laborationsmiljö med noggrant definierade signaler av kontrollerad frekvens och spänning, samtidigt som reläets utlösningsutgång loggades.  Rapporten inkluderar information om de aktuella inställningarna tillsammans med en teoretisk bakgrund för att förklara deras funktion. Den presenterar också resultat från tester och den tillhandahållna informationen om parameterinställningar. Dessutom rekommenderas inställningar för RoCoF-hysteres och fördröjning för implementering, med målet att förbättra skyddet mot oavsiktlig ödrift. Resultaten konstaterade att reläet kan användas i Rimbo, Norrtälje kommun enligt de parametrar som beskrivs i rapporten.