SIMULATION DE LA CONDUITE DE RÉSEAU ÉLECTRIQUE

SIMULATION DE LA CONDUITE DE RÉSEAU ÉLECTRIQUE

Les réseaux tests

Les techniques proposées dans cette thèse sont appliquées à des réseaux tests qm sont souvent très utilisés pour illustrer les problèmes de conduite de réseau. Tout d’abord, nous avons utilisé le réseau de la Nouvelle-Angleterre avec 39 barres et 10 générateurs. Ainsi, ce réseau est suffisamment petit pour analyser facilement les résultats. Pour plus de généralité, nous avons utilisé le réseau IEEE RTS96 avec 73 barres, 96 générateurs et 3 compensateurs synchrones. Comme il y a plusieurs générateurs sur une barre de génération et que 1′ écoulement de puissance implanté ne permet pas cette gestion, les 96 générateurs ont été
désagrégés en barres fictives ainsi le réseau IEEE RTS96 aura 172 barres.
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Réseau de la Nouvelle-Angleterre à 39 barres

La Figure 2.1 décrit le réseau test de la Nouvelle-Angleterre, qui est extrait de (Pai, 1989). Celui-ci a été séparé en deux régions pour illustrer les différents types de contrôle du RFP. Les données complètes de ce réseau sont détaillées dans la section ANNEXE I.

Réseau IEEE RTS96 à 3 régions

La Figure 2.2 décrit le réseau test IEEE RTS96, qui est extrait de (Reliability Test System Task Force of the Application ofProbability Methods Subcommittee, 1999). Bien que celui ci soit divisé en trois régions ayant une topologie identique, dans cette thèse il est utilisé comme un seul et unique réseau. L’intérêt de ce réseau c’est qu’il contient 96 groupes de génération permettant de montrer la rapidité d’exécution de la méthodologie utilisée dans cette thèse. Les données complètes de ce réseau sont détaillées dans la section ANNEXE II.

Le contrôle FTC

Le réseau IEEE 39 bus de la Nouvelle-Angleterre de la Figure 2.1 a été analysé pour montrer les différents modes de commande du RFP. L’application de chaque mode ne dépend que de la stratégie d’exploitation du centre de conduite. Les données nominales du système sont: Sbase=100MVA, Vbase=345kV avec Vmin et Vmax définis à 0.94 p.u et 1.06 p.u respectivement. Les barres de génération 30 à 38 sont à 10 kV. La longueur des lignes est obtenue en considérant que X=0.32Qikrn. Le réseau (Pai, 1989; Wei et Vittal, 2005) a été divisé en deux régions dans le but de simuler une interconnexion et d’étudier le RFP dans les modes FTC et FFC. Seule la région A participe à l’ AGC. La variation de charge est appliquée à tout le réseau.Les résultats du mode FTC sont montrés dans le Tableau 2.3. La valeur du ~ = Py.- Prs reste proche de zéro, lorsque la charge est sujette à une variation aléatoire. En plus, 8.F * 0 car, en donnant PGc, = – ~- M + pJ; · ~ , la constante de statisme du régulateur de vitesse des groupes de génération déterminera 1′ écart de fréquence quand MT ~ 0 .

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 PRÉSENT A TI ON DU PROBLÈME
1.1 Motivations du sujet de recherche
1.1.1 Définition de la conduite de réseau électrique
1.1.2 Les activités de la conduite pour assurer la sécurité du réseau
1.1.3 L’analyse de contingence
1.1.4 Le critère N-1
1.1.5 Les activités de l’opérateur
1.1.5.1 Les actions de l’opérateur
1.1.5.2 L’influence de l’énergie éolienne sur la conduite
1.1.6 Les besoins d’un opérateur automatique
1.2 Revue de littérature
1.2.1 Les outils pour l’étude en statique
1.2.1.1 Les PF et ÉP
1.2.1.2 Les CPF
1.2.1.3 Les OPF et les SCOPF
1.2.2 Les études sur la conduite
1.2.2.1 La réorganisation de la répartition de puissance
1.2.2.2 La stabilité en tension
1.2.3 L’élimination des surcharges thermiques
1.2.4 Changement de topologie
1.2.5 L’influence des parcs éoliens
1.2. 6 Bilan de la littérature
1.3 Les objectifs du sujet de recherche
1.4 Plan de la thèse
CHAPITRE 2 SIMULATION DE LA CONDUITE DE RÉSEAU ÉLECTRIQUE
2.1 Introduction
2.2 Écoulement de puissance avec le réglage fréquence-puissance
2.2.1 Problématique
2.2.2 Modélisation des générateurs
2.2.3 Modélisation de la charge
2.3 Résolution des équations de l’ÉP-RFP
2.3.1 Système d’équations
2.3.2 La méthode Newton-Raphson
2.3.3 Algorithme d’implantation
2.4 Les réseaux tests
2.4.1 Réseau de la Nouvelle-Angleterre à 39 barres
2.4.2 Réseau IEEE RTS96 à 3 régions
2.5 Simulation des différents modes du réglage fréquence-puissance
2.5.1 Le contrôle FTC .2
.5.2 Le contrôle FFC
2.5.3 LecontrôleFBC
CHAPITRE 3 LES SENSIBILITÉS ET LES INDICES DE VULNÉRABILITÉ
3.1 Introduction
3.2 La sensibilité de l’écart de production
3.3 Les indices de vulnérabilité
3.3.1 Définition de l’indice de vulnérabilité
3.3.2 Exemple d’application
3.3.3 Application sur le réseau IEEE RTS96
3.4 La sensibilité des indices de vulnérabilité
3.4.1 Dérivation des indices de vulnérabilité
3.4.2 Application sur le réseau IEEE RTS96
CHAPITRE 4 CONTRÔLE DE LA PRODUCTION PAR LA LOGIQUE FLOUE
4.1 Introduction
4.2 Les entrées du système d’inférence floue et la fuzzification
4.2.1 Le facteur de surcharge
4.2.2 Le facteur de sensibilité des générateurs (GSSF)
4.2.3 La sensibilité SVIGS
4.3 Les règles du système d’inférence et les variables de sorties
4.4 L’agrégation et la défuzzification
4.5 L’algorithme complet pour éliminer les surcharges
4.6 Exemple simple d’application
4.7 Les outils d’analyse de la performance du contrôle
4.7.1 L’implantation de l’ÉP-RFP
4.7.2 Le CPF
4. 7 .2.1 Théorie de la bifurcation
4.7.2.2 L’algorithme du CPF
4. 7 .2.3 Description du prédicteur
4.7.2.4 Description du correcteur
CHAPITRE 5 Performance de 1′ élimination des surcharges
5.1 Introduction
5.2 Résultats avec le réseau de la Nouvelle-Angleterre
5.2.1 Protocole de test
5.2.2 Une ligne surchargée
5.2.3 Deux lignes surchargées
5.3 Résultats avec le réseau IEEE RTS96
5.3.1 Répartition optimale de la production postcontingente
5.3.2 Protocole de test
5.3.3 Une ligne surchargée
CHAPITRE 6 L’OARE et LES ÉOLIENNES
6.1 Introduction
6.2 L’analyse de risque sur la sécurité des réseaux électriques
6.3 Étude des réseaux électriques par la méthode Monte-Carlo
6.3.1 Principe de la méthode Monte-Carlo
6.3.1.1 Deux exemples simples
6.3.1.2 Les propriétés des méthodes Monte-Carlo dans l’évaluation de la fiabilité
6.3.1.3 Les caractéristiques de convergence des méthodes Monte-Carlo
6.3.1.4 La technique de simulation« State Duration Sampling »
6.3.2 Exemple d’application
6.3.3 Évaluation de la fiabilité de la production
6.3.3.1 Les étapes générales
6.3.3.2 Le modèle des groupes de production
6.3.3.3 Application avec le réseau IEEE RTS96
6.3.4 Étude la fiabilité du réseau production-transport
6.4 Simulation de la conduite avec la méthode Monte-Carlo
6.4.1 Génération des évènements
6.4.2 Gestions des îlots par la théorie des graphes
6.4.3 Modélisation de la production éolienne
6.4.4 Interface utilisateur
6.5 Exemples d’applications
6.5 .1 Impact du taux de pénétration de 1′ éolien sur 1′ écart de fréquence .
6.5.2 Simulation d’évènements sur 1 an
6.5.3 Simulation d’évènement sur 10 ans
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
ANNEXE I RÉSEAU DE LA NOUVELLE-ANGLETERRE À 39 BARRES
ANNEXE II RÉSEAU IEEE RTS96 À 3 RÉGIONS
BIBLIOGRAPHIE