Un nouvel indice de prédiction d'effondrement pour l'analyse de la stabilité de tension et le classement des contingences dans les systèmes électriques

   L'instabilité de tension est un phénomène grave qui peut se produire dans un système électrique en raison de conditions critiques ou stressantes. Pour prévenir l'effondrement de la tension causé par une telle instabilité, une prédiction précise de l'effondrement de la tension est nécessaire pour la planification et l'exploitation du système électrique. Cet article propose un nouvel indice de prédiction d'effondrement (NCPI) pour évaluer les conditions de stabilité de la tension du système électrique et les conditions critiques des lignes. L'efficacité et l'applicabilité de l'indice proposé sont étudiées sur les systèmes IEEE 30-bus et IEEE 118-bus et comparées aux indices existants bien connus (Lmn, FVSI, LQP, NLSI, et VSLI) sous plusieurs opérations du système électrique pour valider sa praticabilité et sa polyvalence. L'étude présente également les hypothèses de sensibilité des indices existants et analyse leur impact sur la prédiction de l'effondrement de la tension. Les résultats montrent la supériorité de l'indice proposé pour estimer précisément la charge maximale et prédire les lignes critiques, les postes faibles et les zones faibles dans les réseaux moyens et grands lors de diverses opérations de charge et de contingences.

1.Introduction.

     L'instabilité de tension est l'un des problèmes significatifs dans le système électrique qui doit être pris en compte pour sécuriser le transfert de puissance aux consommateurs. En raison de l'augmentation continue de la charge électrique, le système électrique actuel a un besoin urgent de facilités de transmission de puissance sûres. Du point de vue environnemental et économique, il est difficile d'installer de nouvelles lignes de transmission. De plus, la situation devient plus complexe avec l'augmentation de la pénétration des énergies renouvelables. Le défi le plus crucial auquel le réseau est confronté est le surcharge des lignes de transmission, entraînant une chute massive de tension, ce qui peut causer un effondrement de tension en raison d'une surcharge sur les lignes. Dans ce cas, la ligne se trouve dans un état critique, et le système peut s'effondrer même sous de petites perturbations. L'effondrement de la tension conduit à la sortie d'une ligne du système lorsque la charge dépasse la limite autorisée. Par la suite, la sortie de la ligne du système augmente le flux de puissance dans les autres lignes, potentiellement causant des sorties successives des lignes et conduisant à la panne totale du réseau.

2.Indices de Stabilité de Tension (VSIs).

     Les VSIs sont utilisés comme outils de mesure pour déterminer si un système est stable ou non. Il existe de nombreuses méthodes d'évaluation de la stabilité de la tension qui ont été proposées dans la littérature. Trois catégories de VSIs sont classifiées : les VSIs de ligne, les VSIs de poste et les VSIs globaux. La classification des VSIs peut être regroupée en quatre types : (1) indices basés sur les variables de ligne ; (2) indices basés sur les variables de poste ; (3) indices basés sur la matrice Jacobienne ; et (4) indices basés sur les unités de mesure de phase (PMU). Les indices basés sur la matrice Jacobienne peuvent identifier les points d'effondrement de tension et déterminer la marge de stabilité.

3.Indice de Prédiction d'Effondrement Novateur Proposé NCPI.

     La formulation de l'indice LQP est basée sur l'ignorance complète de la résistance de la ligne. Cela conduit à des prédictions d'effondrement erronées. Cet indice ignore également la direction relative du flux de puissance active par rapport au flux de puissance réactive. Afin d'éviter ces inconvénients, un indice de prédiction d'effondrement novateur amélioré (NCPI) est formulé en ignorant partiellement la résistance d'une ligne de transmission, tout en prenant en compte les impacts du flux de puissance active et réactive sur la stabilité de la tension du système.

4.Analyse de Stabilité de Tension Basée sur le NCPI.

    L'objectif principal de l'analyse de stabilité de tension est de déterminer les points d'effondrement de tension, la charge maximale, les postes faibles et les lignes critiques en utilisant l'indice proposé NCPI. La stabilité de tension est généralement très sensible à la charge de puissance réactive. Par conséquent, la charge de puissance réactive lourde à chaque poste spécifique est déterminée pour identifier les postes faibles et les lignes critiques.

5.Classement et Analyse de Contingence Basés sur le NCPI.

      Les résultats montrent la ligne la plus sensible ou critique en raison de l'indisponibilité d'une ligne ou d'une unité de production, qui a la valeur NCPI la plus élevée parmi les lignes. La ligne la plus critique est susceptible d'être interrompue du service en raison de l'indisponibilité d'une ligne. Dans ce cas, une série d'indisponibilités de lignes se produira si les opérateurs ne corrige pas à temps.

Source: IEEE Xplore

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