High-Level Programming Methods for the Simulation of Power System Transients

Modelica est un langage orienté objet conçu pour la modélisation des systèmes cyber-physiques à partir de systèmes d'équations. Le langage permet le développement de bibliothèques de composants facilement composables et réutilisables. Modelica s'appuie sur une représentation standard qui permet une compréhension commune et précise de modèle. Modelica est entièrement compatible avec l'interface de maquette fonctionnelle (FMI). L'FMI est une norme industrielle qui permet de combiner les modules de code de simulation (FMU) provenant de n'importe quel outil de modélisation. La norme a été largement utilisé pour l'échange de modèles et la cosimulation. La tendance à utiliser Modelica se développe de plus en plus dans la modélisation des systèmes électriques et la normalisation des modèles. Par exemple, il a déjà été utilisé pour unifier les modèles des réseaux électriques dans domaine de phaseur dans le cadre du projet iTesla. Les outils classiques de modélisation en régime transitoires électromagnétiques (EMT), par exemple EMTP®, sont souvent écrits dans des langages impératifs, FORTRAN ou C, ce qui est bien adapté aux calculs numériques avec une architecture fermée, dont le modèle et le solveur sont intégrés. Des tentatives ont également été faites pour développer un outil de modélisation en régime transitoire en utilisant le langage de haut niveau MATLAB. Bien que cette approche élève le niveau d'abstraction, il reste que la modélisation se focalise sur les méthodes numériques. La principale contribution de ce travail est de construire une librairie EMT basée sur Modelica (soi-disant MSEMT) y compris les modèles avancés de machine synchrone, la ligne de transport (les modèles WB et CP), les charges statiques, les modèles non linéaire (l'arc, le parafoudre), etc. D'autre part, la librairie s'utilise dans DynaꞶo (l'environnement hybride Modelica/C++). DynaꞶo est un outil développé par RTE, pour la simulation des phénomènes transitoires. Il permet de bénéficier des avantages de ces deux langages et de contourner les problèmes existants de Modelica en simulation. Préliminairement, les lignes de transport ont été modélisée dans Modelica ; ensuite, le circuit de IEEE 13-bus, y compris des lignes non transposées et des charges déséquilibrées, a été utilisée pour la validation. Ensuite, les réseaux d'IEEE 118-bus et d'IEEE 39-bus sont utilisés pour vérifier les résultats et comparer les performances de simulation.