Comment modeliser un réseau électrique ?
La modélisation d'un réseau électrique par un graphe orienté consiste à représenter les lignes électriques par des arcs, liant les lieux de production à ceux de distribution.
Les postes de répartition sont alors des nœuds au niveau desquels plusieurs arcs se croisent.Comment transporter de l'énergie électrique ?
L'électricité circule depuis le lieu où elle est fabriquée jusqu'à l'endroit où elle est consommée, par l'intermédiaire d'un réseau de lignes électriques aériennes ou souterraines.
Il permet de transporter et de distribuer l'énergie électrique sur l'ensemble du territoire français et même vers d'autres pays d'Europe.Comment minimiser les pertes par effet Joule ?
Pour diminuer la perte par effet Joule, on peut donc diminuer la résistance ou l'intensité du courant.
La longueur du câble étant fixée par les contraintes du réseau, pour diminuer sa résistance, on peut diminuer sa résistivité ou augmenter l'aire de sa section.- On utilise des lignes à Haute Tension pour transporter l'électricité parce que l'augmentation de la tension limite les pertes d'énergie (c'est ce qu'on appelle « l'effet Joule »).
ÉTUDE DES PROTECTIONS DES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES MT
Etudie et protéger les réseaux électriques de transport
Chapitre I: Généralités Sur Les Réseaux Électriques Et Écoulement
Chapitre I Généralités sur les Réseaux de transport dénergie
Généralités sur les réseaux dénergie électrique
Introduction Général
école supérieure délectricité
Conception dun programme de simulation des réseaux électriques
Élaboration et modélisation de Benchmarks de réseaux électriques
ÉTUDEDESOUTILSDESIMULATIONDERÉSEAUXÉLECTRIQUESÀCODESOURCEOUVERTPOURDESSIMULATIONSPARAMÉTRIQUESDELONGUEDURÉE Rapporttechnique-2011Ͳ137(RPͲTEC)411ͲMODSIM Rapporttechnique-2011Ͳ137(RPͲTEC)411ͲMODSIM ÉTUDEDESOUTILSDESIMULATIONDERÉSEAUXÉLECTRIQUESÀCODESOURCEOUVERTPOURDESSIMULATIONSPARAMÉTRIQUESDELONGUEDURÉE Préparépar:MarcͲAndréMoffetFrédéricSirois,Ph.D.ÉcolepolytechniquedeMontréaletDavidBeauvaisCanmetÉNERGIE,CentrederecherchedeVarennesDate11juillet2011 CITATIONMarcͲAndréMoffet,FrédéricSiroisetDavidBeauvais,Étudedesimulationderéseauxélectriquesàcodesourceouvertpourdessimulationsparamétriquesdelonguedurée,rapporttechniqueCanmetÉNERGIE2011Ͳ137,Juillet2011.
AVISLeprésentrapportestdiffuséuniquementàtitredocumentaire.Ilnereflètepasnécessairementl'opinionduGouvernementduCanadaetneconstitueunerecommandationàl'égardd'aucunproduitcommercialnid'aucunepersonne.NileGouvernementduCanada,nisesministres,agents,employésoumandatairesnedonnentdegarantieàl'égardduprésent rapportetn'assumentaucuneresponsabilitéliéeàsonutilisation.REMERCIEMENTSLefinancementdeceprojetderechercheprovientduprogrammederechercheetdedéveloppementénergétiques(PRDE)deRessourcesNaturellesCanada.Rapporttechnique-2011Ͳ137(RPͲTEC)411ͲMODSIMi TABLEDESMATIÈRES Listedestableaux iii Listedesfigures iii 1 Introduction 1 2 Descriptiondesoutilsdesimulation .3 2.
1) OpenDSS 4 2.1. 1) Descriptiondulogiciel 4 2.1. 2) Typesdesimulations . 5 2. 2) GridLABͲD . 6 2.2. 1) Descriptiondulogiciel 6 2.2. 2) Typesdesimulations . 7 2. 3) APREM . 8 2.3. 1) Descriptiondulogiciel 8 2.3. 2) Typesdesimulations . 8 2.4) Comparaisondeslogiciels . 9 3 Premièreétudedecas:Calculdespertesd'unelignededistributionavecl'ajoutdeproductiondécentralisée 11 3.
1) Méthodologie 11 3. 2) Descriptiondesparamètres .11 3.2. 1) Donnéesdeproductiondécentralisée . 11 3.2. 2) Donnéesdelacharge 12 3.2. 3) Modèleélectriquedelalignededistribution 13 3. 3) Miseenoeuvredessimulations 14 3. 4) Analyseducasdesimulation 15 3. 5) Analysecomparativedeslogiciels 16 3.5. 1) Résultats . 16 3.5.2) Discussion . 17 4 Deuxièmeétudedecas:Calculdel'économied'énergieannuellesuiteaucontrôleasserviedelatension .19 4.
1) Introductiondel'étudedecas 19 4. 2) Descriptiondesparamètres .19 4. 3) Résultats . 21 4.4) Discussion 21 Conclusion 23 Références 25 Annexe1-Exempledecodeavecopendss .27 Annexe2-ExempledecodeavecGridlabͲD 33 Annexe3-ExempledecodeavecAPREM 39 Rapporttechnique-2011Ͳ137(RPͲTEC)411ͲMODSIMii Rapporttechnique-2011Ͳ137(RPͲTEC)411ͲMODSIMiiiLISTEDESTABLEAUXTableau2.1:Synthèsedescaractéristiquesdeslogiciels 10Tableau3.1 :Comparaisondesrésultatsselonlesdifférentsmodèles . 16Tableau3.2 :Tempsdecalculselonlesdifférentslogiciels 17Tableau4.1:Tempsdecalculselonlesdifférentslogicielspourunesimulationannuellesuruncircuitde30barreset63charges 21 LISTEDESFIGURESFigure3.1:Courbedepuissancedel'éolienneV66 . 12Figure3.2 :Chargepourunesemained'unelignededistributionenétéetenhiver . 13Figure3.3:Modèlesimplifiédelalignededistribution(4)avecproductiondécentraliséedetypeéolienenboutdeligne 14Figure3.4:Perteshebdomadairesdeligneavec(rouge)etsans(bleu)productiondécentraliséecalculéesaveclemodèledeligneno.4 15Figure4.1:Schémaduréseaudedistributiontelquereprésentéparl'outildevisualisationd'OpenDSS 21 1 INTRODUCTIONLedéveloppementprogressifd'unréseauélectriqueintelligent(SmartGrid)capabledegérerlaproductiondistribuée,larechargedesvéhiculesélectriquesoudenombreuxautomatismesderéseauxexigedenouveauxoutilsdesimulationderéseau[1][2][3].Ledéploiementprogressifd'ungrandnombrederessourcesdistribuées,dontdustockageetdeschargesflexibles,pose,entreautresdéfis,celuidebienmodéliseretsimulerleréseau.Essentiellement,uneplusgrandegranularitédel'informationestnécessaire,demêmequedesoutilsd'analyseplusperformants,capablesdetraiteruneplusgrandequantitéd'informationdansletemps.Avecl'avènementdesréseauxélectriquesintelligents,denouvellesfonctionnalitésderéseauapportentleurlotdedéfispourleplanificateur.L'intégrationdelaproductiondécentraliséed'énergierenouvelablepeutrenverserlesensdel'écoulementdepuissanceetenvoyerdel'énergieauréseaudetransport.Unefortepénétrationdecetteressourcesurunréseaufaiblepeutengendrerdessurtensionsenboutdelignededistribution,etdoncnécessiterunerévisiondelarégulationdetensionetdelaprotectionduréseau.Avecl'électrificationdestransports,larechargedevéhiculesélectriquespeutsurchargerdescomposantesderéseauenamontdesbornesderecharge.Enfin,lagestiondelademandedepointeinduitdeschangementsauprofildecharge,affectantainsilescritèresetlespratiquesdeplanificationderéseau.Àmoyenterme,lesmartgridviseàtirerdavantageprofitdecesressourcesdistribuées.Lorsd'unepannederéseau,onviseàpouvoirîloterlachargeaveclaproductiondistribuéeetlesupportadditionneldestockage,degestiondelademandeetdelareconfigurationautomatisée,envuedecréerunmicroͲréseauautonomeetainsimaintenirl'alimentationélectriqued'unecommunauté.Pourrelevercesnombreuxdéfistechniques,lesingénieursdesréseauxdedistributiondevrontajouterdenouvellescordesàleurarc.Eneffet,ilsdevrontêtreenmesuredepouvoirfairedessimulationsdetype"annuelles»(timeseriessimulation),ainsiquedessimulationstransitoireslongtermes(àl'échelledesminutes),pourévaluer,parexemple,l'effetd'unebaissedelaproductionsolairedueaupassaged'unnuagesurlatensionduréseau,ouencorepouroptimiserlagestiondelademandeetdesressourcesdestockaged'électricité.C'estdanscetteoptiquequetroisoutilsdesimulationdesréseauxdedistributionrécemmentdéveloppésserontprésentés:GridLABͲD,OpenDSSetAPREM.Ceslogicielss'adressentenpremierlieuauxplanificateursderéseauetnonauxopérateurs.Ilsontl'avantaged'êtreàcodesourceouvertetdisponiblesgratuitement,surlewebdanslecasd'OpenDSSetdeGridLABͲDousurdemandedanslecasd'APREM.Unedescriptiondesceslogicielsetdeleursfonctionnalitéssontprésentésdanscerapport.Deuxétudesdecassontsimuléesavecceslogiciel s,etceuxͲciserventdebasedecomparaisonquantàleursperformancesrespectives.
Rapporttechnique-2011Ͳ137(RPͲTEC)411ͲMODSIM1 Rapporttechnique-2011Ͳ137(RPͲTEC)411ͲMODSIM2 2 DESCRIPTIONDESOUTILSDESIMULATIONDansledomainedelasimulationdesréseauxélectriques,aucunoutilnepeutrépondresimultanémentàtouslesbesoins.Onpeutraisonnablementdiviserentroisgrandsgroupeslesdifférentsoutilsdéveloppésàcejour.Premièrement,ilyalesoutilsdesimulationenrégimetransitoire(simulationsdansledomainedutemps,sanscontraintesurladuréedessimulations),commeparexempleEMTPͲRV,EMTDC,SimPowerSystems,etc.Onutiliseaussiparfoisl'appellation"simulationentempsdifféré».Cetyped'outilpeutservir,entreautres,àévaluerlesimpactssurleréseauélectriquedetoutcequicauseunrégimetransitoire:foudre,fermeture/ouvertured'undisjoncteur,courtͲcircuit,etc.Lesmodèlessontengénéralvalidessurdelargesplagesdefréquences,soitducourantcontinujusqu'auxMHz.Deuxièmement,ilyaleslogicielsd'étudeentempsréel(régimetemporelsynchroniséentempsréelavecdesentrées/sortiesexternesetengénéraldeséquipements/systèmesphysiquesextern es)commeRTDS,OpalͲRT,Hypersim,etc.Cessimulateurs,aussidestinésàétudierlesrégimestransitoires,serventsurtoutàvérifierlecomportementdenouveauxéquipementsquel'onveutconnecterauréseau,notammentdesrelaisdeprotection.Étantdonnélacontraintedetempsréel,degroscalculateurs(multiͲprocesseurs)sonrequis.Néanmoins,certainesconcessionsdoiventêtrefaitessurlaprécisiondesmodèleset/oudelatailledessimulations.Troisièmement,ilyaleslogicielsd'analysederéseaudanslerégimefréquentiel,quipermettentleplussouventd'effectuerdescalculsd'écoulementsdepuissance,commeparexemplePSAF,ETAPouPSS/E.Ceslogicielsserventàdéterminerlasolutionenrégimepermanentd'uncircuitélectriquesimpleoucomplexe.L'utilisateurentrelesparamètresélectriquesdeslignes,destransformateursainsiquelestensionsnominalesdesnoeuds,laproductiondesgénérateursetlaquantitédechargeàuninstantdonné.Lelogicieldétermineparlasuitelestensionsetlesanglesàtouteslesbarres,etparconséquent,l'amplitudeetladirectiondeséchangesdepuissanceentrechacunedesbarres,permettantainsidevérifierqu'iln'yapasdelignesoudegénératricessurchargées,etqueleréseaupeutbiensupporterlesconditionsdechargeetdeproduction.Toujoursdansledomainefréquentiel,onretrouved'autresfonctionnalitésdecalculsoulogicielsdédiésaucalculdescourantsdecourtͲcircuit,desharmoniques,duréglagedessystèmesdeprotection,etc.Dansl'exercicedeplanificationdesréseauxdedistributionélectriques,unepratiquecourantedesimulationestdeneconsidérerquelepirecas,soitlachargedepointedelaligne.Lafaçondeprocéderconsistedoncàdéterminerquellessontlestensionsetlespuissancesactivesetréactivesàchaquenoeudenrégimepermanentpourêtreenmesurededéterminersileréseauabesoinàtermed'unemiseͲàͲniveau.Pourréalisercesétudes,ilfautdoncconnaîtrelaprévisiondelademandedepointe(d'étéoud'hiver,selonleclimatetlesclients),latopologieduréseaudedistributionetlesdifférentsparamètresélectriquesdeséquipementsduréseau(calibredesconducteurs,longueurdesconducteurs,paramètresélectriquesdestransformateurs,etc.).Deslogiciels,commeCymdistpouvantprendreenchargecetyped'informationeteffectuerlecalculd'écoulementdepuissancesontcourammentutilisés[4].Rapporttechnique-2011Ͳ137(RPͲTEC)411ͲMODSIM3 Danscerapport,troisoutilsontétéretenuspoureffectuercetypedesimulation,soitOpenDSS,GridLABͲDetAPREM.Lesdeuxpremiers,enplusd'êtregratuitsetàcodesourceouvert,sontdéveloppéspardescentresderecherchedansledomainedel'énergieélectrique.OpenDSSestdéveloppéparl'ElectricPowerResearch Institute(EPRI)etGridLABͲDparlePacificNorthwestNationalLaboratory(PNNL)duDepartementofEnergy(DOE)américain.LelogicielAPREMestdéveloppéparl'ÉcolePolytechniquedeMontréal.2.
1) OpenDSS2.1.1) DescriptiondulogicielOpenDSS[5Ͳ6](DistributionSystemSimulator)estunlogicielàcodesourceouvertdéveloppéàl'origine(en1997)parlafirmeElectrotekConcepts.Unedesmotivationsaudéveloppementdecetoutilàétélecalculdesharmoniquesetdesinterharmoniquessurleréseaudedistribution.Parlasuite,différentsmodulesontétéajoutés,commedesanalysesMonteCarloetdessimulationsannuelles.En2004,lelogicielaétérachetéparl'EPRI,danslebutdedisposerd'unoutilpoursimulerl'automatisationavancéeetlamodernisationdesréseauxélectriques.C'estdanscetteopt