Étude du réseau électrique du campus universitaire : impact de l’installation des stations de recharge pour les véhicules électriques

Fathallah, Maroua (2018). Étude du réseau électrique du campus universitaire : impact de l’installation des stations de recharge pour les véhicules électriques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’industrie a connu un développement révolutionnaire dans différents secteurs qui a été accompagné du développement de l’électronique de puissance permettant de s’accommoder au mode de vie que nous menons. Néanmoins, ce développement est à double tranchant étant donné qu’il résulte en l’augmentation du risque d’apparition de différentes forms d’anomalies qui pourraient affecter la qualité de l’onde produite et circulant dans le réseau électrique. Pour cela, avant de penser à développer et étendre une installation électrique donnée, il faut s’assurer que cette dernière produit déjà une bonne qualité d’onde tout en identifiant les différents paramètres et équipements qui constituent cette installation mais aussi en effectuant des mesures qui permettent de mettre en évidence les différents aspects et caractéristiques de la qualité d’onde fournie par le réseau électrique considéré. C’est cet esprit et raisonnement que nous avons suivi dans le travail présenté dans ce mémoire. En effet, nous avons entamé notre travail par l’identification des équipements raccordés à l’installation électrique du campus universitaire de l’ÉTS, et plus précisément les transformateurs et les charges qu’ils alimentent. Les données ainsi récoltées suite à la visite effectuée des équipements ont été documentées puisqu’elles serviront par la suite pour la mise à jour du réseau, le calcul des impédances des câbles et des transformateurs dont nous avions besoin pour la simulation du réseau avec SimPowerSystems (SPS) ainsi que pour les mesures réalisées en temps réel avec l’interface Vista Powerlogic de Schneider Electric. Ces mesures sont limitées aux charges alimentées par les transformateurs identifiés auparavant et ayant comme puissances apparentes nominales 100kVA et plus. D’autre part, la simulation du réseau fera appel aux données de profils de puissances obtenues en temps réel avec Vista. Ensuite, une analyse et interprétation des résultats obtenus ont été faites. D’un côté, les résultats des formes d’onde des courants et des tensions des charges, leurs spectres harmoniques et leurs diagrammes de déphasages ont permis de conclure que la qualité d’onde circulant dans le réseau présente quelques perturbations qui se manifestent par la génération des harmoniques des courants et par le déséquilibre des courants des charges entrainant le risque de génération des harmoniques de multiples fréquences notamment l’harmonique de rang 3. D’un autre côté, les résultats des profils des puissances ont permis de conclure que les transformateurs mesurés s’avèrent des équipements surdimensionnés ce qui semble résulter de la circulation des harmoniques de courants de charges. Ce travail a donc permis non seulement de mettre en évidence l’aspect de la qualité d’onde mais aussi d’élaborer une plateforme traduisant le comportement de l’installation électrique du campus universitaire et optimisant ainsi son développement éventuel.

Titre traduit

Study of the electrical network of the university campus: impact of the installation of charging stations for electrical vehicules

Résumé traduit

The industry has witnessed a revolutionary development in various sectors which has been accompanied by the development of power electronics to accommodate our lifestyle. Nevertheless, this development is double-edged because it results in an increase of the risk of generating different forms of anomalies that could threaten the power quality produced and circulating in the electrical network. Therefore, before thinking about developing and expanding a given electrical plant, it’s important to make sure that the given network already produces a good power quality not only by identifying the various parameters and equipment of the considered electrical plant but also by performing real time measurements in order to highlight the different aspects and characteristics of the power quality provided by the electrical network in question; it’s this logic that we have followed along the work presented in this thesis. Indeed, we began our work by identifying all kind of the equipment connected to the electrical network of ETS and by focusing on the transformers and their loads. Moreover, the data that has been collected from the following visit, was documented since it will be useful for the real-time measurements done by using a software designed by Schneider Electric called Vista Powerlogic interface and limited to the loads powered by transformers with nominal apparent power equal to 100kVA and above. Then, these data will also be used for the calculation of the impedance of the cables and transformers needed for the simulation with SimPowerSystems (SPS) of the electrical plant which has been updated thanks to the inventory carried out in the beginning of this study. Plus, in this simulation, we used the power profile data obtained with real time measurements with Vista. In addition, an analysis and interpretation of the results obtained earlier were made: on the one hand the results regarding the waveforms of load currents and voltages, their harmonic spectrum and their phase shift diagrams were discussed and led to conclude that the power quality circulating in the electrical network has various disturbances which mostly are the generation of a high rate harmonic currents and the unbalance of the charge currents which has led to the generation of the harmonics with multiple frequency mainly the rank 3 harmonic current. On the other hand, the results regarding the load power profile measured only across the loads supplied by the high-power transformers have led us to the conclusion that all these transformers are such oversized equipment which seems to be the result from the circulation of load harmonic currents among the network. Hence, it’s safe to say that this work was not only able to highlight the aspect of the power quality but also to develop a kind of a platform reflecting the real behavior of the electrical network of the whole campus and allowing to optimize any future development and expansion regarding the studied campus network.

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". Comprend des références bibliographiques (pages 389-391).
Mots-clés libres:	réseau électrique, qualité d’onde, transformateur, charge, Vista Powerlogic
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Al-Haddad, Kamal
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	01 févr. 2022 19:17
Dernière modification:	01 févr. 2022 19:17
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2005

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