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Simulateur d'écoulement de puissance en régime triphasé

Beaudry, Antoine (2016). Simulateur d'écoulement de puissance en régime triphasé. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire présente la conceptualisation d’un simulateur d’écoulement de puissance d’un réseau électrique triphasé tout en abordant l’intégration des dérivations monophasées, des transformateurs Yy comprenant les impédances de mise à la terre, des transformateurs Yd, des transformateurs monophasés et des transformateurs à changement de prises. Cela a pour but d’aider l’équipe de chercheurs de l’institut de recherche d’Hydro-Québec (IREQ) à calculer l’écoulement de puissance d’un réseau de distribution associé au réseau de transport électrique.

Pour ce faire, il faut premièrement expliquer comment construire un fichier de données permettant de lancer l’application. Par la suite, il faut démontrer comment installer les différentes librairies au cas où l’IREQ désirerait faire des modifications subséquentes dans les fichiers sources. Troisièmement, il faut faire la modélisation des différentes composantes afin de calculer de façon précise la matrice d’admittance Y du réseau triphasé complet. Une fois celle-ci calculée, et sachant que la puissance active des barres de génération, ainsi que la puissance active et réactive des barres de charge sont connues, il faut créer une matrice calculant les erreurs résiduelles des puissances active et réactive de ces barres (matrice F). Une fois cela fait, il faut calculer la matrice Jacobienne. Celle-ci fait la dérivation des puissances active et réactive de chaque barre par rapport au déphasage et à la tension. La prochaine étape consiste à expliquer deux méthodes itératives qui permettent de calculer les indices de rapprochement. Les valeurs finales des tensions du réseau seront trouvées à l’aide de ces indices. Ceci est fait tout et aussi longtemps que les erreurs résiduelles sont plus grandes que la valeur maximale exigée par le programme. Les deux méthodes utilisées sont les méthodes Newton-Raphson et Levenberg-Marquardt. Maintenant que le coeur du simulateur est expliqué, il faut intégrer la régulation de tension. Celle-ci permet de maintenir une ou plusieurs barres dans le réseau entre des valeurs spécifiques indiquées dans le fichier de données. L’avant-dernière étape de ce mémoire est d’expliquer comment lire le fichier de rapport qui est généré après chaque simulation. C’est ici que le simulateur intègre toutes les informations concernant le réseau, ainsi que la puissance distribuée dans l’ensemble de celui-ci. Finalement, la dernière étape est la validation du simulateur par rapport au prototype (Pierre-Jean Lagacé, 2011).

Il y a plusieurs recommandations à faire afin d’aider à la convergence des résultats. Une d’entre elles consiste à faire l’implémentation d’une pondération avec la méthode Levenberg-Marquardt. Cela permettrait de résoudre les cas ayant un réseau de distribution connecté au réseau de transport, car sans pondération, la majorité des systèmes divergent, et ne sont pas capables de converger aux bons résultats.

Titre traduit

Power flow simulator for a three-phase electrical grid

Résumé traduit

This thesis presents the conceptualization of a power flow simulator for a three-phase electrical grid while addressing the integration of single-phase bypasses, Yy transformers with ground impedances, Yd transformers, single-phase transformers and tap changing transformers. Its goal is to help the IREQ team to calculate the power flow of a distribution grid associated with a transmission grid.

We must first explain how to build a data file which will launch the application. Then, we must demonstrate how to install the various data libraries in case the IREQ wishes to make subsequent changes in the source files. Thirdly, we must conduct the modeling of the various components in order to accurately calculate the admittance matrix Y of the complete threephase grid. Once calculated, and knowing the active power of the generation bars, as well as the active and reactive power of the load bars, the simulator will create a matrix to solve the residual errors of the active and reactive power of these bars (matrix F). Once created, the Jacobian matrix is calculated. It calculates the derivation of the active and reactive powers for each bar with respect to the phase and voltage. The next step is to explain the two iterative methods that allow us to calculate the reconciliation indicators. The final values of the grid’s voltage will be found using these indicators. This will happen as long as the residual errors are larger than the maximum value required by the program. The two methods are the Newton-Raphson method and Levenberg-Marquardt method. Now that the central structure of the simulator is explained, we must integrate the voltage regulation. It allows us to maintain one or more bars in the grid between specific values indicated in the data file. The penultimate step of this thesis is to explain how to read the report file that is generated after each simulation. This is where the simulator incorporates all the information about the grid, as well as the power distributed throughout it. Lastly, we must do a validation of the simulator in comparison to the prototype (Pierre-Jean Lagacé, 2011).

There are several recommendations to be made in order to help with the results convergence. One of these recommendations is the implementation of a weighting with the Levenberg-Marquardt method. This would solve the situation in which there is a distribution grid connected to the transmission grid, because without weighting, most systems will diverge, and will not be able to converge in order to provide suitable results.

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 avec mémoire en génie électrique". Bibliographie : pages 125-126.
Mots-clés libres: Réseaux électriques (Énergie) Régulation Simulation par ordinateur. Réseaux électriques (Énergie) Répartition des charges. Méthode de Newton. Transformateurs électriques. Électricité Distribution. Électricité Transport. écoulement, puissance, réseau, triphasé, Newton-Raphson, Levenberg-Marquardt
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Lagacé, Pierre-Jean
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 10 janv. 2017 15:06
Dernière modification: 10 janv. 2017 15:06
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1786

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