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Équivalents dynamiques pour l'étude de la stabilité transitoire

El Aouni, Wassil (2014). Équivalents dynamiques pour l'étude de la stabilité transitoire. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les études de la stabilité transitoire (ST) sont aujourd’hui un outil indispensable pour la prévision du comportement des réseaux électriques à l’occurrence des grands défauts (ex : foudre, court-circuit triphasé, perte de générateurs). Toutefois, l’accroissement rapide de la taille et de la complexité des réseaux électriques rendent ces études (ST) très consommatrices en effort et en temps de calcul. La problématique de ce mémoire est donc : comment réduire le temps et l’effort de calcul des programmes (ST) sans pour autant altérer la précision des résultats obtenus à l’aide de ces programmes?

Pour résoudre cette problématique, une revue de littérature initiale a été effectuée. Cette revue de littérature a permis de constater que les techniques de réduction des réseaux électriques, visant à réduire le temps d’exécution des études (ST), ont été mise au point il y a longtemps. Ces techniques ont l’objectif commun de réduire la durée et l’effort de simulation des programmes (ST) tout en préservant le même comportement dynamique du réseau d’origine. À partir de cette revue de littérature, une méthode de réduction des réseaux électriques se déroulant en 4 temps a été proposée: Dans un premier temps, les zones internes et externes du réseau électriques sont choisies. Dans un deuxième temps les générateurs de la zone externe du réseau pouvant être regroupés ensemble sont identifiés à l’aide de la méthode de la cohérence lente en plus d’une étape de simulation temporelle (ST). Dans un troisième temps, les paramètres dynamiques des machines du réseau équivalent sont calculés à l’aide de la méthode de la préservation de la structure qui est une méthode pouvant être utilisée dans le cas des modèles classiques ou détaillés des réseaux électriques. Dans un quatrième temps, la matrice admittance du réseau équivalent est calculée à l’aide de la méthode de Zhukov.

La méthode proposée a été ensuite implémentée sous la forme de fonctions Matlab©. Ces fonctions ont été validées dans le cas de programmes (ST) et (SIME) pour le cas des deux réseaux tests suivants: « New England » 10 machines 39 barres dans son modèle classique et détaillé, et IEEE 50 machines 145 barres dans sa représentation classique. Le logiciel commercial PSSE© a été également utilisé pour la validation des résultats.

Les fonctions d’agrégation réalisées ont permis d’augmenter considérablement la vitesse d’exécution des programmes (ST) et (SIME) tout en gardant une très bonne précision des résultats de ces programmes.

Titre traduit

Dynamic equivalents for transient stability studies

Résumé traduit

Today’s transient stability (TS) studies are a necessary tool to predict power systems behavior after the occurring of huge faults (ex: short-circuit, generator’s lost, etc.). These studies allow us to plan the necessary actions to take in order to maintain the required levels of availability and quality of the electricity production. However, because of the fast increase of the size and the complexity of the power systems, these (TS) studies require higher duration and efforts for their calculations to be processed. The problem of this thesis is therefore: How to reduce the (TS) programs duration and calculation efforts while keeping the precision of their results?

In order to resolve this problem, an initial literature review was performed. This literature review allowed us to notice that power systems reduction techniques used to decrease duration of (TS) simulation programs were designed long time ago. These techniques have the common goal of reducing the (TS) simulation duration and effort while keeping the same original power system dynamic behavior. This literature review leaded us also to choose a four steps power system reduction method: In the first step, the power system internal and external zones are chosen. In the second step the power system external zone generators able to be aggregated together are identified using the slow coherency method in addition to a time domain (TS) simulation. In the third step, dynamic parameters of the equivalent reduced network machines are derived using the structure preserving method which has the advantage of being useful for both classical and detailed power systems models. In the fourth step, the equivalent power system admittance matrix is processed using Zhukov method.

The method proposed to resolve the problem of this thesis was afterwards implemented under Matlab© functions format. These aggregation functions were validated in the case of (TS) and (SIME) programs for the two following test network: « New England » 10 machines 39 buses under classical and detailed models, and the IEEE 50 machines 145 buses under classical model. PSSE© industrial software was also used in order to validate the results.

The designed aggregation functions allowed us to have a significant increase of the speed of the (TS) and (SIME) programs while keeping a good accuracy of their outputs.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique". Bibliographie : pages 181-183.
Mots-clés libres: Réseaux électriques (Énergie) Stabilité. Régime transitoire (Électricité) agrégation, ST, stabilité, transitoire, cohérence lente, méthode de préservation de la structure, regroupement des paramètres dynamiques des machines, regroupement nodal, méthode de Zhukov, algorithme SIME
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Dessaint, Louis-A.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 26 mars 2014 19:40
Dernière modification: 13 mars 2017 23:28
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1268

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