Élaboration et modélisation de Benchmarks de réseaux électriques pour documentation, études transitoires et études géomagnétiques

L'objectif de ce projet de maîtrise est de réaliser les cas-tests de réseaux électriques pour la simulation, l'étude et l'analyse des transitoires électromagnétiques (EMT). En effet, l'étude EMT dans les réseaux électriques revêt une importance cruciale en raison des différents défauts et perturbations des réseaux qui peuvent se produire. Les principales applications des cas-tests de type EMT sont entre autres l'étude de ferrorésonance, la résonance sous-synchrone, la simulation de génération d'énergie renouvelable (éolienne, panneau solaire), les phénomènes de foudre ou encore la simulation des perturbations géomagnétiques (impact harmonique, réponse des contrôles des machines et protection). Par rapport aux cas-tests de type phaseurs, des cas-tests EMT contiennent des données complémentaires et modèles détaillés qui permettent la représentation du comportement des systèmes sous différents régimes de fonctionnement. Les données complémentaires requis dépendent du type d'étude et comprennent les détails comme des contrôles des machines, la longueur des lignes électriques, des impédances de lignes électriques en fonction de la fréquence, la géométrie et des propriétés des matériaux du câble, les paramètres, configuration, et caractéristiques de la saturation des transformateurs. L'implémentation et l'étude de ces cas-tests peut s'effectuer sous différent environnements. Ce mémoire utilise EMTP. On présente les procédés de modélisation complets des réseaux IEEE 39, IEEE-118 et un réseau européen T0. Certains de ses réseaux sont modifiés et adaptés dans le but d'intégrer la production d'énergies renouvelables (réseau IEEE 39 et réseau T0) ou encore la modélisation d'orages magnétiques (réseau IEEE 118). En effet, il est essentiel de doter les ingénieurs de réseaux électriques de réseaux–tests qui serviront de base pour les différentes études à mener dans un but de planification et d'exploitation de réseaux. De plus, les cas tests serviront dans la recherche sur la modélisation et la performance numérique dans les logiciels de simulation des transitoires électromagnétiques.

Abstract

This research project carries out the implementation, simulation and analysis of electromagnetic transients (EMT) of electrical network using EMTP software. EMT-type simulations are used to study power system transients such as line switching, ferroresonance, faults, simulation of Geomagnetic Disturbances (harmonics generation and voltage collapse), renewable generation or sub synchronous interactions. Compared to phasor-domain test cases, EMT-type test cases need complementary data and detailed models to represent and simulate the behavior of the network during the studied phenomena. Complementary data can be electrical and mechanical machine parameters, machine control parameters, zero-sequence and positive sequence transmission line impedances, line lengths that may include the frequency dependence or transformer saturation. This thesis develops an EMT-type version of three main test cases namely implemented within EMTP, IEEE 39-bus, a European transmission grid referred to as T0 and IEEE 118-bus. The thesis presents the full data of the developed test cases. The developed test cases have further been modified to integrate renewable generation (IEEE 39-bus and T0) and to study the impact of a geomagnetic disturbances (GMDs) (IEEE-118). The developed test cases will be also used in research works on modeling accuracy and computational engine performance for simulation of electromagnetic transients.