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Modélisation des infrastructures électromécaniques de métro en vue d'étudier les interférences générées par les trains

Hamimi, Amina Nadhra (2008). Modélisation des infrastructures électromécaniques de métro en vue d'étudier les interférences générées par les trains. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le secteur de la traction électrique constitue aujourd'hui une alternative incontournable au transport des personnes et des marchandises. Cette réalité se traduit par des investissements massifs dans des projets de modernisation, de prolongement et de construction de réseaux.

Parmi les problématiques auxquelles doit faire face tout exploitant de réseaux, figure la pollution harmonique. En raison de la variation de l'impédance des rails avec la fréquence, des harmoniques peuvent exciter la ligne à sa fréquence de résonnance propre. Des surtensions incontrôlées se produisent alors provoquant des avaries sur les équipements et le système de signalisation et de contrôle. Afin de dresser le profil de tension et de courant de ligne, une modélisation du système de traction DC-750V du réseau de Montréal est proposée.

Cette modélisation prend en charge le système flottant, en fonctionnement normal, et le système avec perte totale de son isolation. Les infrastructures fixes et mobiles du réseau du métro de Montréal sont présentées. Les hypothèses d'études et les équations de transmissions de lignes qui régissent la propagation électromagnétique sont discutées.

Des calculs d'impédance et d'admittance du système sont détaillés. Ces paramètres constituent les coefficients des équations de transmission. Une étude de sensibilité vis-à-vis de ces derniers a été menée afin de valider les hypothèses de calcul et de dégager les paramètres électriques qui influent le plus sur les caractéristiques de propagation, et ce pour des fréquences allant jusqu'à 100 kHz. Il en ressort que l'impédance de terre et l'inductance sont les paramètres qui possèdent un impact majeur sur le système avec retour par le sol. Le système flottant, est, quant à lui, sensible à l'inductance entre rails. Dans le contexte de calcul de lignes, les progiciels Matlab/SimPowerSystem® et EMTP-RV® ont été testés, en comparant l'impédance caractéristique et la foncfion de propagation, aux résultats analytiques. Des différences sont relevées lorsque le conducteur se trouve proche du sol. Ceci est expliqué, entre autres, par l'erreur introduite en utilisant les expressions de Carson, sur lesquelles sont basés ces deux progiciels. L'étude des profils de tension dans le système de rails révèle que la technique du système flottant ainsi que les faibles longueurs de sections adoptées dans le réseau de Montréal font en sorte que les fréquences de résomiance se situent dans la gamme 10-100 kHz. Cependant, la perte d'isolation provoquerait un déplacement vers le bas de ces fréquences, accompagné d'une hausse de l'amplitude des tensions harmoniques.

Résumé traduit

Electric traction is proved to be a sustainable mean for people and freights transportation. This fact can be verified from the massive investment in the modemization and extension of traction networks. But there are some technical issues which are yet solved, especially those related to power electronics devices and transmission lines when exhibiting frequency dependence. The resulting harmonic pollution may cause maloperation of power equipments, control and signalling Systems. In this thesis, a detailed model of Montreal subway network is simulated to carry out the study on harmonic propagation. For this purpose, two different grounding Systems are studied, namely a floating and grounded system.

A complete description of Montreal subway is provided. Theoretical considerations and transmission line equations are derived. Impedance and admittance of the track is fully detailed for both configurations. The sensitivity analysis for grounded system has revealed that earth impedance and system inductance are the most important parameters. While the floating system is more affected by rail-rail conductance's. Matlab/SimPowerSystem® and EMTP-RV® softwares compute lines impédances for overhead lines while the power rail is about 50 cm above ground. So, tests have been carried out on ground impedance given by Carson's formulas, on which theses softwares are based, and using Sunde's ones. It follows that for harmonics analysis, these expressions lead to similar values. But care should be taken while dealing with higher frequencies. The harmonic propagation study show that the floating system with low length rails produce resonances of 10-100 kHz range. However, insulation loss may result in the shift of these frequencies in lower band.

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." par "Hamimi, Amina Nadhra". Bibliogr : f. [108]-111.
Mots-clés libres: Métros. Métros Québec (Province) Montréal. Trains. Dispositifs électromécaniques. Harmoniques (Ondes électriques) Ondes électromagnétiques Propagation. Lignes électriques. Impédance électrique. DC, EMTP-RV, Flottant, Interférence, Matlab, Modélisation, Pollution, Réseau, Systéme, Traction
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Al-Haddad, Kamal
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 21 mars 2011 15:35
Dernière modification: 17 déc. 2016 01:38
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/616

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