Modelling of micro-sources for security studies

International audienceThe interconnection of small, modular generation and storage technologies at the MV and LV distribution level have the potential to significantly impact power system performance. In this paper models of the main micro-generation sources are described. In particular, the models of Microturbines, Fuel Cells, Photovoltaic Systems and Wind Turbines, are described. In addition basic models of their power electronic interfaces are given. The integration of the above models in a steady state and dynamic simulation tool, which is developed in the framework of the EU funded MICROGRIDS project, will provide a simulation test platform, which will be necessary to define and evaluate the developed operational and control strategies

Développement de nouveaux algorithmes de protection et de localisation de défauts monophasés et biphasés pour les réseaux de distribution moyenne tension, basés sur les composantes symétriques et harmoniques des courants et des tensions

Les réseaux de distribution moyenne tension sont victimes de défauts qui doivent être détectés et éliminés le plus rapidement possible, puis localisés plus précisément afin de permettre l'intervention d'équipes de réparation. Ce travail de recherche porte sur l'utilisation des composantes symétriques (homopolaires, directes et inverses) et harmoniques par des algorithmes de protection et de localisation de défauts. Une première partie théorique a permis de mettre en évidence les propriétés de la décomposition symétrique et harmonique des signaux tension et courant, et de calculer les composantes des courants issus des différents défauts considérés. Les algorithmes de protection directionnels développés par la suite ont comme principal avantage de pouvoir se passer de capteurs de tension dans la plupart des configurations. L'information harmonique, lorsqu'elle est disponible, amène à une amélioration des performances de ces algorithmes, sans pour autant être réellement indispensable. Les algorithmes de localisation mis au point ne requièrent pour fonctionner que la connaissance topologique du réseau et non pas celle des caractéristiques électriques de chaque tronçon. Ils aboutissent eux aussi à une diminution du nombre de capteurs nécessaires. Leur généralisation nous conduit à un système global de localisation applicable quels que soient le nombre et l'emplacement des capteurs. Tous ces algorithmes ont été testés et validés par simulation sur un grand nombre de configurations et de cas. Nous avons ainsi clairement identifié leurs limites et leurs performances. Deux régimes de neutre ont été pris en compte: neutre résistif et neutre compensé, ainsi que deux types de défaut: monophasé et biphasé.The medium voltage distribution networks are victims of faults which must be detected and eliminated as soon as possible, then more precisely localised in order to allow repairing staff to operate. This research work relates to the use of the symmetrical (homopolar, positive and onegative sequence) and harmonic components by protection and localization algorithms. A first theoretical part made it possible to highlight the properties of the symmetrical and harmonic decomposition of the voltage and current signals, and to calculate the components of the currents resulting from the various faults considered. The directional protection algorithms developed thereafter have as principal advantage of being able to work without voltage sensors in most configurations. Harmonic information, when it is available, leads to an improvement of the performances of these algorithms, without being really essential. The algorithms of localization developed require to function only the topological knowledge of the network and not that of the electric characteristics of each section. They also lead to a reduction in the number of sensors necessary. Their generalization leads us to a total system of applicable localization whatever the number and situation of the sensors. All these algorithms were tested and validated by simulation on a great number of configurations and cases. We thus clearly identified their limits and their performances. Two kind of neutral grounding were taken into account: resistive neutral and compensated neutral, like two types of fault : single-phase current and two-phase.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

MINI GRID SIMULATION TOOL FOR STEADY STATE STUDIES;

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Grid Simulation Tool for Steady State studies Education and training

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Répartition des moyens complémentaires de production et de stockage dans les réseaux faiblement interconnectés ou isolés

Cette thèse se situe dans le cadre de l'étude des réseaux faiblement interconnectés (puissance échangée limitée)ou isolés, alimentés principalement par des sources d'origine renouvelable. Afin d'équilibrer à chaque instant la production et la consommation, des groupes électrogènes ou des systèmes de stockage sont insérés. Les travaux portent sur deux grands objectifs. Le premier est de déterminer un mode de fonctionnement des moyens de stockage et de production afin d'exploiter le système à coût minimal en fonction des conditions météorologiques (prévision de la production renouvelable), tarifaires et de la consommation. Une seconde méthode d'optimisation est développée, prenant compte également les contraintes du réseau. Le deuxième objectif est la détermination de la meilleure localisation des moyens de stockage et de production sur le réseau. Une installation optimale permet de réduire les pertes en ligne, d'améliorer la qualité de la tension et ainsi de limiter le renforcement du le réseau aux points critiques. Le concept de stockage réparti (ou décentralisé) est introduit. La répartition de la capacité globale de stockage et le choix des paramètres de fonctionnement des onduleurs (pour répartir les appels de puissance) sont proposés. La simulation d'un cas d'application (réseau de Corse) permet de valider les outils développés.This thesis concern isolated or weakly interconnected networks (limited power exchanged), powered essentially by renewable sources. To balance at any time between production and consumption, generators and storage systems are inserted.The work will focus on two main objectives. The first is to determine an operation mode of the generators and storage system at minimal cost depending on the weather (forecast of renewable generation), pricing and consumption. Optimization with network constraint is also developed. The second objective is to find the best places to install these resources on the network. A good location helps reduce line losses and improve voltage quality, which helps limit to reinforce the network at critical points. The concept of distributed storage (or decentralized) is introduced. The distribution of the overall storage capacity and choice of operating parameters of the inverters (to share the demanded power) are proposed. The simulations on an application case help to validate the developed tools.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Impact of the plus energy buildings on the voltage profile of the distribution networks

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Directional relays without voltage sensors for distribution networks with distributed generation: use of symmetrical components

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