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Intelligent distribution voltage control with distributed generation

Castro Mendieta, Jose (2016). Intelligent distribution voltage control with distributed generation. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

In this thesis, three methods for the optimal participation of the reactive power of distributed generations (DGs) in unbalanced distributed network have been proposed, developed, and tested. These new methods were developed with the objectives of maintain voltage within permissible limits and reduce losses.

The first method proposes an optimal participation of reactive power of all devices available in the network. The propose approach is validated by comparing the results with other methods reported in the literature. The proposed method was implemented using Simulink of Matlab and OpenDSS. Optimization techniques and the presentation of results are from Matlab. The co-simulation of Electric Power Research Institute’s (EPRI) OpenDSS program solves a three-phase optimal power flow problem in the unbalanced IEEE 13 and 34-node test feeders. The results from this work showed a better loss reduction compared to the Coordinated Voltage Control (CVC) method.

The second method aims to minimize the voltage variation on the pilot bus on distribution network using DGs. It uses Pareto and Fuzzy-PID logic to reduce the voltage variation. Results indicate that the proposed method reduces the voltage variation more than the other methods. Simulink of Matlab and OpenDSS is used in the development of the proposed approach. The performance of the method is evaluated on IEEE 13-node test feeder with one and three DGs. Variables and unbalanced loads are used, based on real consumption data, over a time window of 48 hours.

The third method aims to minimize the reactive losses using DGs on distribution networks. This method analyzes the problem using the IEEE 13-node test feeder with three different loads and the IEEE 123-node test feeder with four DGs. The DGs can be fixed or variables. Results indicate that integration of DGs to optimize the reactive power of the network helps to maintain the voltage within the allowed limits and to reduce the reactive power losses.

The thesis is presented in the form of the three articles. The first article is published in the journal Electrical Power and Energy System, the second is published in the international journal Energies and the third was submitted to the journal Electrical Power and Energy System. Two other articles have been published in conferences with reviewing committee. This work is based on six chapters, which are detailed in the various sections of the thesis.

Titre traduit

Contrôle de tension intelligent des réseaux de distribution avec génération distribuée

Résumé traduit

Dans cette thèse, trois méthodes pour la participation optimale de la puissance réactive de la génération distribuée (DG) des réseaux de distribution déséquilibrés ont été proposées, développées et testées. Ces nouvelles méthodes ont été développées avec les objectifs de maintenir la tension dans les limites admissibles et de réduire les pertes.

La première méthode propose une participation optimale de la puissance réactive de tous les dispositifs disponibles sur le réseau. La méthode proposée est validée en comparant les résultats obtenus avec d'autres méthodes décrites dans la littérature. Les méthodes ont été simulées dans Simulink de Matlab et OpenDSS. Les techniques d'optimisation et la présentation des résultats sont faites dans Matlab. Le logiciel développé par Electric Power Research Institute’s (EPRI) résout le problème d'écoulement de puissance triphasé déséquilibré dans les réseaux tests utilisés, IEEE 13 et 34 barres. Les résultats de cette étude montrent une meilleure réduction des pertes en comparaison avec la méthode de contrôle coordonnée de tension (CVC).

La deuxième méthode minimise la variation de tension dans la barre pilote sur le réseau de distribution en utilisant la génération distribuée (DG). Cette méthode utilise la technique de Pareto et la logique floue (Fuzzy-PID) pour réduire la variation de tension. Les résultats indiquent que la méthode proposée permet de réduire la variation de la tension plus que les autres méthodes. Simulink de Matlab et OpenDSS sont utilisées dans le développement de la méthode proposée. La performance de cette méthode est évaluée sur le réseau IEEE 13 barres avec une et trois DGs. Des charges variables et déséquilibrée sont utilisées en se basant, sur la consommation réelle d’une période de 48 heures.

La troisième méthode minimise les pertes de puissance réactive en utilisant les DGs dans les réseaux de distribution. Cette méthode analyse le problème en utilisant le réseau IEEE 13 barres avec trois différentes charges variables et le réseau IEEE 123 barres avec quatre DGs. Les DGs peuvent être fixes ou variables. Les résultats indiquent que l'intégration des DGs optimise la puissance réactive du réseau et aide à maintenir la tension dans les limites permises et de réduire les pertes de puissance réactive.

La thèse est présentée sous la forme de trois articles. Le premier article est publié dans la revue Electrical Power and Energy System, le second est publié dans International Journal Energies et le troisième a été soumis à la revue Electrical Power and Energy System. Deux autres articles ont été publiés dans des conférences avec comité de lecture.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for the degree of doctor of philosophy". Bibliographie : pages 131-141.
Mots-clés libres: Électricité Distribution. Réseaux électriques (Énergie) Régulation. Électricité Production Génération répartie. Puissance réactive (Génie électrique) Optimisation mathématique. Logique floue. Pareto, réseau de distribution, contrôle de la tension coordonnée, génération distribuée, optimisation multi-objectifs
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Saad, Maarouf
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Lefebvre, Serge
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 20 janv. 2017 21:43
Dernière modification: 20 janv. 2017 21:43
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1795

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