| Titre : | Contribution à l'Amélioration de l'Efficacité de la Sélectivité du Système de Protection des Réseaux Electriques par les Méthodes Metaheuristiques |
| Auteurs : | Nabil Mancer, Auteur ; kamel Srairi, Directeur de thèse ; Belkacem Mahdad, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2017 |
| Format : | 142P / 30CM |
| Note générale : | coordination optimale, relais a maximum de courant directionnels, temps de déclenchement, sélectivité, l’algorithme d’optimisation par essaim de particule, PSO-TVAC, PSO-TVAC II, algorithme Seeker SOA, GA, algorithme, Optimisation Basée sur la Biogéographie |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
RESUME :
Ce travail traite l’application des méthodes d’optimisation globales pour résoudre le problème de coordination optimale des relais à maximum de courant directionnels (CORD) dont le but et de minimiser le temps de déclenchement total de ces relais, en effet plusieurs algorithmes sont appliqués et testés sur plusieurs réseaux test à savoir les algorithmes génétiques (GA), le (PSO), le (BBO) le (SOA) ainsi que d’autres variantes et méthodes hybrides. Pour examiner l’effet de la variation de la configuration du réseau on a étudié l’impact de l’intégration du système de compensation dynamique FACTS de type série TCSC sur la dite optimisation. Dans cette thèse, une nouvelle version modifiée de l’algorithme PSO nommée PSO-TVACII ainsi qu’une technique d’hybridation entre les méthodes méta-heuristique ont été adaptées est validées avec succès sur des réseaux test typiques (3, 8 et 15 jeux de barres). Les résultats ainsi obtenus sont menés d’une profonde analyse et une étude comparative avec ceux trouvés dans la littérature. Ces résultats confirment la robustesse des variantes proposés à résoudre le problème de coordination optimale des relais à maximum de courant directionnels (CORD) dans les réseaux électriques. ABSTRACT : This thesis presents a power system protection strategy based various meta-heuristic methods to improve the optimal coordination of multi directional relay located on a practical power system. This complex problem has been solved using various standard optimization techniques such as genetic algorithm (GA), artificial bee colony (ABC), bee algorithm (BA), biogeography based optimization (BBO), seeker optimization algorithm (SOA), particle swarm optimization (PSO and also by using new variants based PSO such as: PSO-TVAC and PSO-TVAC II. The main objective is to reduce the total operating time of the primary and backup relays while satisfying all boundary and coordination constraints. The optimized setting of DOCR should operate for a fault appears in its zone only to ensure high service continuity. In modern power system characterized by the presence of different types of FACTS devices it is mandatory to analysis the impact of the integration of various types of FACTS devices on reliability of power system protection. In this study, the effect of series FACTS devices named TCSC on power system protection coordination has been investigated. The performances of the different proposed algorithms in term of solution quality and convergence characteristics have been validated on three practical test systems (3, 8 and 15 Bus) and the results compared with different algorithms cited in the recent literature. The particularity of the proposed new variant PSO-TVAC II proves its ability to be a competitive technique for solving the optimal coordination of directional relay in a large practical power system. |
| Sommaire : |
Liste des Figures xix
Liste des Tableaux xxiii 1 Introduction Générale 1 1.1 Présentation générale : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 État de l’Art : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 Contribution de la thèse : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 Organisation de la thèse : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 Généralités Sur Les Réseaux Electriques : 9 2.1 Introduction : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Présentation générale des réseaux : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2.1 Les réseaux de transport et d’interconnexion : . . . . . . . . . . . . 10 2.2.2 Les réseaux de répartition : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.3 Les réseaux de distribution : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3 Architecture des réseaux électriques : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.4 Eléments constituants les réseaux de transport : . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.4.1 Poste électrique : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.4.2 Générateurs : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4.3 Transformateurs de puissance : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.4 Lignes de transmission : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4.5 Charges électriques : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.5 Fluctuation de la consommation : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.6 Réglage de tension : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.7 Réglage de fréquence : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.8 L’écroulement de tension : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.8.1 Origines des creux de tension : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 xiv Table des Matières 2.8.2 Types des creux de tension : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.8.3 Solution pour prévenir contre les creux de tension : . . . . . . . . . 23 2.9 Fluctuation de la tension (flicker) : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.10 Libéralisation du marché de l’électricité : . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.11 Impact des générateurs d’énergie dispersée aux réseaux de distribution HTA : 25 2.11.1 Les différents types et technologies de GED : . . . . . . . . . . . . 25 2.11.2 Impact des GED aux réseaux HTA : . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.11.3 Impacts sur le flux de puissance : . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.11.4 Impacts sur le plan de protection : . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.12 La protection et les systèmes de compensation FACTS : . . . . . . . . . . . 27 2.13 Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3 Eléments et Fonction du Système de Protection : 29 3.1 Introduction : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2 Définition de la fonction de protection : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3 Chaîne de protection : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3.1 Transformateurs de mesure : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3.2 Transformateurs de courant (TC) : . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3.3 Transformation de tension (TT) : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.3.4 Les relais de protection : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.4 Classification des relais : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.4.1 Les relais électromécaniques : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.4.2 Les relais statiques : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.4.3 Les relais numériques : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.5 Les différents types de protection : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.5.1 Protection à maximum de courant phase : . . . . . . . . . . . . . . 39 3.5.2 Protection à maximum de courant terre : . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.5.3 Protection à maximum de courant phase directionnel : . . . . . . . 42 3.5.4 Principe d’une protection à distance : . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.5.5 Protection différentielle transformateur : . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.5.6 Protection à maximum de tension : . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.5.7 Protection à minimum de tension : . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.6 Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4 Analyse des Défauts et Sélectivité des Relais de Protection 49 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.2 Caractéristiques du courant de défaut : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Table des Matières xv 4.3 Conséquences des défauts de court-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.4 Types des défauts dans les installations électriques . . . . . . . . . . . . . . 51 4.5 Etablissement du courant de court-circuit et forme de l’onde . . . . . . . . 52 4.6 Etablissement de courant du court circuit aux bornes de l’alimentation de distributeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.7 Caractéristiques des courants transitoires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.8 Le Court circuit triphasé: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.9 Les court Circuits déséquilibrés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.10 Méthodes des composantes symétriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.11 Les formules de la transformation de Fortescue . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.12 Le régime du neutre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.12.1 Importance du régime de neutre : . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.12.2 Différents types du régime de neutre : . . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.13 Rappel sur les systèmes de sélectivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.14 Sélectivité ampère-métrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.14.1 Sélectivité chronométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.14.2 Sélectivité logique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.14.3 Sélectivité par la protection différentielle . . . . . . . . . . . . . . 67 4.14.4 Sélectivité directionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.14.5 Déclenchement intempestif des départs sains . . . . . . . . . . . . 68 4.15 Algorithme de réglage de protection de surintensité directionnelle . . . . . 69 4.15.1 Détermination des relais primaires et secondaires . . . . . . . . . . 70 4.16 Détermination de la Fonction Objectif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.17 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5 Les méthodes d’optimisation métaheuristiques 73 5.1 Introduction : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 5.2 Les Algorithmes génétiques : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 5.2.1 Codage et population initiale : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5.3 Optimisation par essaims de particules : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 5.3.1 Le voisinage : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 5.3.2 L’algorithme avec le coefficient d’inertie (PSO-CI) : . . . . . . . . 79 5.3.3 L’algorithme PSO avec le facteur de construction k (PSO-AFC) : . 80 5.3.4 Algorithme d’optimisation par essaim de particule avec coefficient d’accélération variable (PSO-TVAC) : . . . . . . . . . . . . . . . . 81 5.3.5 Algorithme PSO-TVAC modifié : . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.4 Algorithme d’optimisation de chercheur (Seeker) : . . . . . . . . . . . . . 82 xvi Table des Matières 5.4.1 La direction de recherche et la longueur de pas de recherche : . . . 86 5.4.2 L’algorithme à base de biogéographie ((Biogeography based optimization BBO) : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.4.3 Optimisation et biogéographie : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5.4.4 Étapes de l’optimisation basée sur la biogéographie : . . . . . . . . 90 5.4.5 Initialisation : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5.4.6 Sélection : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5.4.7 Opérateur de migration : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 5.4.8 Opérateur de mutation : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.4.9 Élitisme : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 5.5 L’algorithme de Firefly(Firefly Algorithm Fa) : . . . . . . . . . . . . . . . 94 5.5.1 Les lucioles naturelles : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 5.5.2 L’Algorithme Firefly : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 5.6 Les algorithmes inspirés des abeilles : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.6.1 L’algorithme de colonies d’abeilles artificielles (Artificial Bee Colony ABC) : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.6.2 L’algorithme d’abeilles (BeesAlgorithm BA) : . . . . . . . . . . . . 99 5.7 Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 6 Études de Cas : Résultats et Analyses 101 6.1 Introduction : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 6.2 Cas de l’étude Nº1 : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 6.2.1 Réseau test 8 jeux de barres : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 6.2.2 Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 6.3 Cas de l’étude Nº2 : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 6.3.1 Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 6.4 Cas de l’étude Nº3 : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.4.1 Algorithme de PSO-TVAC II : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.4.2 Premier Test 3 jeux de barres : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 6.4.3 Deuxième Test réseau à 8 jeux de barres : . . . . . . . . . . . . . . 121 6.4.4 Deuxième Test 15 jeux de barres : . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 6.4.5 Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 6.5 Cas de l’étude Nº4 : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 6.5.1 Le premier Test : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 6.5.2 Le deuxième test : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 6.6 Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 6.7 Cas de l’étude Nº5: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Table des Matières xvii 6.7.1 Premier Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 6.7.2 Deuxième test : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 6.7.3 Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 7 Conclusion Générale 153 Bibliographie 155 Annexe A 157 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0745 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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