Optimal power flow considering voltage stability with significant wind penetration

Résumé

L'évaluation de la stabilité de la tension est l'un des problèmes majeurs dans le fonctionnement et le contrôle du système d'alimentation. L'une des raisons est le nombre important de chutes de tension qui surviennent fréquemment. L'objectif principal de cette thèse est de choisir un critère approprié pour l'évaluation de la stabilité de la tension dans une approche optimale du flux de puissance (OPF) en considérant la pire contingence possible, ou un état congestionné. La stabilité de la tension peut être affectée par de nombreux éléments et moyens de contrôle qui opèrent à différentes échelles de temps. En particulier, les rôles de la génération d'énergie éolienne, de la réponse à la demande (DR), du limiteur de surexcitation (OXL), du système de stockage d'énergie (ESS) et du changeur de prises (OLTC) sont significatifs. La modélisation appropriée de ces éléments et des moyens de contrôle ainsi que l'utilisation d’une approche OPF devraient être analysés dans des conditions de tension stable sur un long terme. Tout d'abord, un indice basé sur l'impédance (IB) est présenté dans cette thèse et permet d'évaluer le comportement instable du système d'alimentation intégré à des parcs éoliens avec générateur d'induction doublement alimenté (DFIG). Un modèle pour les limites de la courbe de capacité DFIG pouvant être intégré au circuit interne du générateur est présenté. D’autre part, le modèle OLTC a été ajouté à cet indice. L'indice utilise le concept du circuit à un seul port couplé. L'OPF avec une nouvelle contrainte sur l’indice d’impédance (IB) est implémenté pour démontrer la performance de ce dernier. Cette étude introduit également une approche du flux de puissance optimale stochastique (SOPF) multi-objectif en présence de génération d’énergie éolienne incertaine. Le SOPF multi-objectif étudie les coûts d'exploitation, la stabilité de la tension et les effets d'émission en tant que fonctions objectifs. L'effet du programme DR est considéré dans cette étude. La technique de fuzzification est utilisée afin de normaliser toutes les fonctions objectifs du SOPF multi-objectif. Un indice de stabilité de tension de ligne (LVSI) est présenté et comparé à d'autres. Le SOPF multi-objectif proposé est également réalisé avec différentes LVSI existantes en tant que fonctions objectifs. Suite à l'évaluation de la stabilité de la tension, le contrôle de la fréquence est également pris en compte dans le SOPF. Dans ce cas, le procédé de restauration de fréquence coopère avec la DR et la réserve tournante pour arrêter la baisse de fréquence dans les événements de contingence. Ce procédé est défini en trois niveaux. De plus, un indice L (EL) étendu est utilisé pour évaluer l'analyse de la stabilité de la tension. Plusieurs contraintes de fréquence et de tension sont ajoutées dans l'approche SOPF. L'indice EL considère un modèle equivalent de générateur (GEM). En outre, les systèmes de stockage d'énergie (ESS) sont considérés dans cette approche SOPF. Ces approches sont analysées en détail, testées et validées sur plusieurs études de cas. Les résultats montrent que l'approche proposée fonctionne avec succès.

Date	18 juil. 2017
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Louis-A. Dessaint (Directeur(-trice))