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Modélisation des équivalents dynamiques pour les grands réseaux électriques et leur intégration au simulateur numérique hypersim

Ourari, Mohand-Larbi (2006). Modélisation des équivalents dynamiques pour les grands réseaux électriques et leur intégration au simulateur numérique hypersim. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Cette thèse a pour objectif de répondre à la problématique de la réduction des modèles de grands réseaux électriques par l'introduction des équivalents dynamiques. Une procédure systématique de modélisation des équivalents dynamiques, en trois étapes, est proposée. La première étape consiste en une répartition du réseau électrique en zones cohérentes. La deuxième étape consiste en une réduction topologique du réseau par le regroupement et l'élimination des noeuds. La troisième étape constitue l'étape de groupement dynamique des machines. C'est l'étape principale de modélisation où les paramètres de la machine équivalente et ceux des systèmes de commande équivalents sont calculés. Notre contribution est axée principalement sur le regroupement dynamique des machines. Une méthode de regroupement basée sur la préservation de la structure des modèles des machines est proposée. C'est une méthode qui prend en charge les modèles détaillés des machines et des systèmes de commande. Dans l'approche proposée, les paramètres équivalents des modèles détaillés de la machine et leurs systèmes de régulation sont calculés directement dans le domaine temporel. L'application de la procédure sur trois topologies de réseaux nous a permis de valider cette méthode.

Dans le deuxième volet de la thèse, nous avons proposé une procédure d'intégration des équivalents dynamiques dans le simulateur numérique des réseaux électriques Hypersim d'Hydro-Québec. Cette intégration permet de réduire considérablement les efforts de calcul requis dans le simulateur lors des simulations de grands réseaux en temps réel.

Titre traduit

Modeling of dynamic equivalents for large power systems and their integration to the real time digital simulateur hypersim

Résumé traduit

This thesis deals with the problem of reduced order modeling of large power systems and the use of dynamic equivalents to represent parts of these systems. A procedure of dynamic equivalents modeling is proposed. The procedure involves three steps, the first step is used to identify coherent groups of generators, it consists in partitioning the original power system into areas. Each area is composed of group of generators having coherent behavior. The number of areas is determined by performing a modal analysis of the system, there are as many areas as the inter-area oscillatory modes. Second step consists of topological reduction of a selected area in which generator terminal buses are aggregated to an equivalent bus and load buses are eliminated. The nodal aggregation method used is based on the power preservation at the terminal bus of the equivalent generator and tie buses. The procedure is completed with the aggregation of coherent generators models and their control devices in the third step. This step constitutes a main step of modeling which consists of the parameter calculation of the equivalent generator and its control devices.

An aggregation method is proposed to solve mainly the problem of generating units aggregation represented in detailed models. The proposed approach is based on the preservation of the coefficients matrices structure in the time domain representation. According to the principle of structure preservation, the parameters of the equivalent generator and its control systems are calculated directly. This procedure requires much less computation effort and is suitable for on line studies as compared to other methods which use mainly the iterative process in frequency domain to derive equivalent parameters. For validation purpose, this aggregation method is applied to various power systems topologies.

Another contribution of the thesis is related to the integration of dynamic equivalent models into the real time digital power system simulator Hypersim of Hydro-Quebec. A systematic procedure of integration of dynamic equivalents into the simulator is proposed. This integration will reduce considerably the calculation effort and enhance the capability of Hypersim simulator in real time simulations of large power systems.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: par Larbi Ourari. ill. ; 28 cm. [PHD ; 50] "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliogr : f. [188]-191.
Mots-clés libres: Dynamique, Electrique, Equivalent, Generateur, Grand, Hypersim, Integration, Modele, Modelisation, Nodal, Numerique, Preservation, Reduction, Regroupement, Reseau, Simulateur, Structure
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Dessaint, Louis-A.
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 21 mars 2011 17:48
Dernière modification: 04 nov. 2016 00:23
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/538

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