Analysis of Load-Flow Solution Methods for AC/DC Distribution Systems

Les systèmes de distribution CA/CC ont récemment reçu plus d'attention car ils sont capables de fonctionner à la fois en mode connecté au réseau et en mode isolé. Comparés aux systèmes de distribution CA conventionnels, ils offrent une intégration plus pratique des composants à base de CC tels que les sources d'énergie renouvelables, les systèmes de stockage et les véhicules électriques. Plusieurs travaux de recherche ont porté sur l'analyse d'écoulement de puissance des systèmes d'alimentation CA/CC à différents niveaux de tension. Cette analyse comprend l'analyse d'écoulement de puissance CA/CC pour les systèmes à courant continu haute tension (CCHT), moyenne et basse tension des réseaux de distribution CA/CC et microréseaux dans les deux modes de fonctionnement connectés au reseau et en îloté. L'objectif de ce projet de recherche est d'examiner en détail les méthodes d'écoulement de puissance CA/CC en fonction de leurs approches de modélisation de système et de leurs procédures de solution. De plus, cette thèse valide deux méthodes d'écoulement de puissance récemment proposées pour les systèmes de distribution CA/CC avec différentes approches de modélisation et manières de solution en utilisant un logiciel de simulation de domaine temporel (EMTP). Suivi de la validation, les méthodes d'écoulement de puissance CA/CC sont comparées entre elles en termes de performances. Enfin, deux techniques d'amélioration sont proposées et appliquées à ces méthodes d'écoulement de puissance pour améliorer leurs performances.

Abstract

AC/DC distribution systems have recently received more attention as they are able to operate in both grid-connected and isolated modes. Compared to conventional AC distribution systems, they offer more convenient integration of DC-based components such as renewable energy sources, storage systems, and electric vehicles. Several research works have been dealt with load-flow analysis of AC/DC power systems at different voltage levels. This includes AC/DC load-flow analysis for high voltage direct current (HVDC) systems, medium and low voltage AC/DC distribution systems and microgrids in both grid-connected and islanded modes of operation. The objective of this research project is to comprehensively review AC/DC load-flow methods based on their system modeling approaches and solution procedures. Moreover, this thesis validates two recently proposed load-flow methods for AC/DC distribution systems with different modeling approaches and solution manners utilizing a time-domain simulation software (i.e. EMTP). Followed by the validation, the AC/DC load-flow methods are compared to each other in terms of their performances. Finally, two improvement techniques are proposed and applied into those AC/DC load-flow methods to enhance their performances.