Répartition optimale de la production électrique avec une contrainte de stabilité transitoire établie par une approche statistique

Résumé

Dans le vaste domaine des réseaux électriques, l’étude de l’écoulement de puissance optimal avec la contrainte de la stabilité transitoire (TSC-OPF) présente des défis majeurs. Leur résolution s’avère complexe et requiert d’énormes efforts de calculs. Une des finalités du travail effectuée dans le cadre de cette thèse est de proposer une solution au problème de l’écoulement de puissance optimal avec la contrainte de la stabilité transitoire (TSC-OPF). Un des critères importants de cette solution est de permettre une résolution des problèmes dans un temps minimal. La solution permettra aussi une répartition de la puissance qui assure la stabilité de réseau électrique. Pour répondre à ces objectifs, ce travail a été structuré en trois parties qui forment les principaux axes de la thèse. La première partie est consacrée au développement d’une fonction analytique utilisée dans l’estimation de l’index de la stabilité transitoire (CCT : Critical Clearing Time). Initialement, une étude statistique était effectuée afin d’identifier les paramètres importants contribuant au calcul du CCT. Cela permet de réduire le nombre des paramètres de la future fonction analytique. Ensuite, de nouvelles bases de données sont créées pour servir à la modélisation du CCT. La méthodologie des plans d’expériences de Taguchi a été utilisée pour la création de ces bases de données, ce qui a permis de réduire le nombre de points d’opération dans les bases de données. Dans cette base de données, les paramètres significatifs sont variés par le critère de Taguchi, et les paramètres non significatifs sont fixés dans leur solution de l’écoulement de puissance optimal. À cette étape de l’étude, le CCT de ces nouvelles bases de données est calculé par une simulation dans l’espace temporel. Enfin, une fonction analytique qui calcule (prédit) le CCT est développée à partir du modèle statistique krigeage dual, utilisé pour la première fois dans le domaine des réseaux électriques. Ce modèle par la suite a été évalué par plusieurs critères d’évaluations. Les résultats indiquent une bonne concordance entre le CCT estimé de système réduit et celui calculé par la simulation dynamique de système complet. Dans la deuxième partie, la fonction développée en première partie sera utilisée pour résoudre le problème de l’écoulement de puissance optimal avec la contrainte de la stabilité transitoire TSC-OPF. Cette fonction estimée est considérée comme la seule contrainte de la stabilité transitoire qui sera ajoutée aux contraintes statiques de l’écoulement de puissance. La méthode d’optimisation du point intérieur a été utilisée pour la résolution du problème de TSC-OPF. La méthode a été modifiée afin d’accélérer la convergence des calculs d’optimisation. Aussi, cette méthode d’optimisation nécessite le calcul du Jacobien et du Hessien, pour cette raison la première et la deuxième dérivées des contraintes ont été requises. À la fin, et après avoir résolu le problème de TSC-OPF, la nouvelle répartition de puissance obtenue assure la stabilité du réseau électrique. Dans ce travail, le type de l’instabilité des contingences étudiées sont des instabilités du premier swing (first swing). Enfin, et en troisième lieu, la méthodologie décrite dans la partie précédente est appliquée à deux réseaux électriques : le réseau New England 10 machines- 39 barres, et le réseau 50 machines-145 barres. Ainsi, trois contingences ont été considérées pour le réseau New England, et une contingence pour le réseau 50 machines. En plus de cela, la multicontingence a été considérée dans le cas du réseau New England. En résumé, quatre fonctions de CCT ont été estimées (chaque réseau électrique et chaque contingence a une fonction spécifique). Les résultats montrent que toutes les nouvelles distributions de puissances obtenues par le programme de TSC-OPF proposé assurent la stabilité des systèmes électriques testés en quelques secondes. La stabilité des points finaux obtenus a été testée par la simulation temporelle. Les résultats montrent que les systèmes sont dans tous les cas stables, ce qui confirme les conclusions de la méthodologie établie dans le cadre de cette thèse.

Date	2 févr. 2015
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Louis-A. Dessaint (Directeur(-trice))