interaction des reseaux de transport et de …
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1Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
INTERACTION DES RESEAUX DE TRANSPORT
ET DE DISTRIBUTION EN PRESENCE
DE PRODUCTIONS DECENTRALISEES
INTERACTION DES RESEAUX DE TRANSPORT
ET DE DISTRIBUTION EN PRESENCE
DE PRODUCTIONS DECENTRALISEES
Thèse préparée par : Miguel FONTELA
Directeurs de Thèse : Nouredine HADJSAIDSeddik BACHA
Co-Encandrant : Raphaël CAIRE
Thèse préparée par : Miguel FONTELA
Directeurs de Thèse : Nouredine HADJSAIDSeddik BACHA
Co-Encandrant : Raphaël CAIRE
2Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Plan de la Présentation
I.- Contexte du travail
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
III.- Robustesse : méthodologie & indices
IV.- Îlotages intentionnels : faisabilité
V.- Régulation de l’énergie avec la production décentralisée
VI.- ICTs: Intelligence Distribuée
VII.- Conclusions et perspectives
3Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Plan de la Présentation
I.- Contexte du travail
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
III.- Robustesse : méthodologie & indices
IV.- Îlotages intentionnels : faisabilité
V.- Régulation de l’énergie avec la production décentralisée
VI.- ICTs: Intelligence Distribuée
VII.- Conclusions et perspectives
4Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
I.- Contexte du travail
� Augmentation des productions décentralisées :� Préoccupation environnementale et incitations réglementaires� Directives Européennes pour insertion des énergies renouvelables :
>> Contexte des 3 x 20 % pour 2020 � Intégration des nouveaux acteurs� Évaluation de l’impact sur les performances du système
� Obstacles pour la construction des nouveaux ouvrages � e.g. interconnexion France-Espagne
� Réseaux électriques : une infrastructure critique� Attaques malicieuses � Multiplication des grandes pannes électriques
>> Besoin de maîtriser la qualité et la robustesse
5Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
I.- Contexte du travail
� Éolien : perspectives
Source: EWEA, 2007
300 GW
6Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
I.- Contexte du travail
� Solaire : perspectives
Source : EPIA, 2006
1272
2030
7Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Plan de la Présentation
I.- Contexte du travail
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
III.- Robustesse : méthodologie & indices
IV.- Îlotages intentionnels : faisabilité
V.- Régulation de l’énergie avec la production décentralisée
VI.- ICTs: Intelligence Distribuée
VII.- Conclusions et perspectives
8Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
HTA/BT20kV/400V
HTB/HTA63kV/20kV
400kV/63kV400kV/63kV
HTB/HTA63kV/20kV
HTA/BT20kV/400V
Transport
Répartition
Distribution
Consommation
Production
GED
GED
GED
>> Augmentation du couplage entre T&D
PROTECTIONS
CONTROLE
INCERTITUDES
9Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Italie dans le noir
Perte des LIGNES
⇒ Effet DOMINO
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
10Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
� Mécanismes de formation des grandes pannes
CHUTEde TENSION
Type de phénomène
Événement
Déclenchementgénérateurs
Variation de la charge
Ouvertureouvrages
SURCHARGES
PERTE duSYNCHRONISMEProtection
des groupes
SURCHARGES
CHUTEde TENSION
Type de phénomène
Événement
Déclenchementgénérateurs
Variation de la charge
Ouvertureouvrages
SURCHARGES
PERTE duSYNCHRONISMEProtection
des groupes
SURCHARGES
CASCADEde
SURCHARGES
Type de phénomène
Événement
Courts-circuitsOuvertureouvragesTransport
Variationcharge
Déconnexionproduction
Tensions basses
Protectionsurcharges
Nouvelleconfiguration
réseau
ECROULEMENTde TENSION
SOUS-RESEAUX
PERTE duSYNCHRONISME
CASCADEde
SURCHARGES
Type de phénomène
Événement
Courts-circuitsOuvertureouvragesTransport
Variationcharge
Déconnexionproduction
Tensions basses
Protectionsurcharges
Nouvelleconfiguration
réseau
ECROULEMENTde TENSION
SOUS-RESEAUX
PERTE duSYNCHRONISME
PERTE duSYNCHRONISME
Type de phénomène
Événement
Courts-circuits
Déclenchementproduction
Ouvertureouvrages
Tensions basses
Protectiongroupes
SOUS-RESEAUX
MISE hors TENSION
PERTE duSYNCHRONISME
Type de phénomène
Événement
Courts-circuits
Déclenchementproduction
Ouvertureouvrages
Tensions basses
Protectiongroupes
SOUS-RESEAUX
MISE hors TENSION
DEVIATIONFREQUENCE
Type de phénomène
Événement
Courts-circuits Déconnexionproduction
Variationcharge
Réserves primairesinsuffisantes
Protectiongroupes
SOUS-RESEAUX DEVIATIONFREQUENCE
Type de phénomène
Événement
Courts-circuits Déconnexionproduction
Variationcharge
Réserves primairesinsuffisantes
Protectiongroupes
SOUS-RESEAUX
11Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
� Grandes pannes : solutions techniques� Structurelles
� Liaison à Courant Continu (HVDC) : arrêt de la propagation des perturbations
� Insertion des moyens FACTS (SVC, TSSC, …) : compensation de puissance réactive, contrôle des flux de puissances, amortissement des oscillations…
� Opérationnelles� Stratégies Contrôle & Surveillance :
� Plan de DEFENSE
�Préparation et anticipation�Îlotages intentionnels : basés sur la production décentralisée
���� AMELIORATION ROBUSTESSE DU SYSTEME�Reconstitution basée sur la Prod. décentralisée (BLACK START)
12Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Plan de la Présentation
I.- Contexte du travail
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
III.- Robustesse : méthodologie & indices
IV.- Îlotages intentionnels : faisabilité
V.- Régulation de l’énergie avec la production décentralisée
VI.- ICTs: Intelligence Distribuée
VII.- Conclusions et perspectives
13Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
III.- Robustesse: méthodologie & indices
� Définition de la Robustesse
La robustesse du système électrique peut être définie comme la capacité d’un système électrique à garantir un état stable de fonctionnement face aux petites perturbations et aux incidents majeurs sous différentes conditions de charge et de sollicitation
ROBUSTESSE
EQUILIBRE SYSTEME
FIABILITE
SECURITE
ROBUSTESSE
EQUILIBRE SYSTEME
FIABILITE
SECURITE
14Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
III.- Robustesse: méthodologie & indices
� Méthodologie d’étude de la Robustesse
Point de fonctionnement
ÉvaluationIndices de robustesse
Perturbations
Niveaudu risque
Limites du système
Défaillances
Point de fonctionnement
ÉvaluationIndices de robustesse
Perturbations
Niveaudu risque
Limites du système
Défaillances
15Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
III.- Robustesse: méthodologie & indices
� Indices de Robustesse� Indice de Robustesse- RI (Robustness Index)
� Stabilité petits signaux (SSS, Small-Signal Stability)
� Limites statiques des éléments du système (SPIR, Static Performance Indices Robustness )
� Écroulement de tension (VCI, Voltage Collapse Indicator )
� Déviation de fréquence (FD, Frequency Deviation )
� Perte de synchronisme (LS, Loss of Synchronism )
� Marge d’exploitation en temps-réel (RTM, Real Time Margin )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )}{ RTM;LS;FD;VCI;SPIR;SSSmaxRI =
(((( ))))
⇒⇒⇒⇒
⇒⇒⇒⇒
⇒⇒⇒⇒
⇒⇒⇒⇒
====
Normal0
Alerte1
Action2
Danger3
RI
16Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
III.- Robustesse: méthodologie & indices
� Indices de Robustesse� Écroulement de tension (VCI)
� Déviation de fréquence (FD)
� Perte de synchronisme (LS)
� Marge d’exploitation (RTM)
(((( ))))
<<<<
<<<<
====
casautresi01TH)min(Vsi12TH)min(Vsi3
VCI noeud
noeud
( ) ( ) ( )[ ]( ) ( )[ ]2DG1DGALEA
ILPR1FD
++
+=
(((( ))))
<<<<>>>>
>>>>>>>>
<<<<
====
1)1)et(FD1alea(aleasi3
1)1)et(FD1alea(aleasi0
)1alea(aleasi0
FD
(((( ))))
>>>><<<<
====11RTMsi0
11RTMsi2RTM
(((( ))))AttenduesReserves
RéelTempsReserves1
RTM ====
(((( ))))
====mesynchronis de perte de pas si 0
emsynchronisdepertesi3LS
17Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� 4 unités thermiques : 1000 MVA chacune (GEN4 GEN6 GEN8 GEN9);� 3 unités nucléaires : 1080 MVA chacune
(GEN1 à GEN3);� 3 unités hydrauliques : 615 MVA chacune (GEN5 GEN7 GEN10);
� Charges impédantes:
� Cas d’étude: IDEA_CRISP_39buses�Réseau IEEE New England 39 noeuds
III.- Robustesse: méthodologie & indices
GG GG
G
2
30 37
25
3
4
5
6
7
8
39b
1
9
GG
31
11
13
GG
10
39
14
GGG
GG
20
19
34
33
1817
32
GG
38
29
26 28
27
2116
GG35
15
22
GG
23
24
36
Gen1
Gen10 Gen8 Gen9
Gen2
Gen3 Gen5 Gen6
Gen7
Gen4
2
00 V
VP)V(P
====
2
0
0)(
====
V
VQVQ
18Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� Cas d’étude: IDEA_CRISP_39buses
III.- Robustesse: méthodologie & indices
GG GG
G
2
30 37
25
3
4
5
6
7
8
39b
1
9
522
1104
224
322
500
234 GG
31
9 11
13
GG
10
0.5
39
1000MW
250MW 540MW
572MW
14
GGG
GG
20
19
34
33
18
17
158
32
650MW 508MW
GG830MW
38
29
26 28
27139 206
281
2116
GG35
15
320
22
GG
23
24
650MW
632MW
36
560MW
248309
274
284
680
Gen1
Gen10 Gen8 Gen9
Gen2
Gen3 Gen5 Gen6
Gen7
Gen4STN
DIST21 à DIST30
DIST2, DIST3, DIST8,DIST12, DIST13
DIST19, DIST20
DIST4, DIST14
DIST1
DIST5
DIST6
DIST7
DIST9
DIST10
DIST11DIST15DIST16
DIST17
DIST18
GG GG
G
2
30 37
25
3
4
5
6
7
8
39b
1
9
522
1104
224
322
500
234 GG
31
9 11
13
GG
10
0.5
39
1000MW
250MW 540MW
572MW
14
GGG
GG
20
19
34
33
18
17
158
32
650MW 508MW
GG830MW
38
29
26 28
27139 206
281
2116
GG35
15
320
22
GG
23
24
650MW
632MW
36
560MW
248309
274
284
680
Gen1
Gen10 Gen8 Gen9
Gen2
Gen3 Gen5 Gen6
Gen7
Gen4STN
DIST21 à DIST30
DIST2, DIST3, DIST8,DIST12, DIST13
DIST19, DIST20
DIST4, DIST14
DIST1
DIST5
DIST6
DIST7
DIST9
DIST10
DIST11DIST15DIST16
DIST17
DIST18
GG GG
G
2
30 37
25
3
4
5
6
7
8
39b
1
9
522
1104
224
322
500
234 GG
31
9 11
13
GG
10
0.5
39
1000MW
250MW 540MW
572MW
14
GGG
GG
20
19
34
33
18
17
158
32
650MW 508MW
GG830MW
38
29
26 28
27139 206
281
2116
GG35
15
320
22
GG
23
24
650MW
632MW
36
560MW
248309
274
284
680
Gen1
Gen10 Gen8 Gen9
Gen2
Gen3 Gen5 Gen6
Gen7
Gen4STN
DIST21 à DIST30
DIST2, DIST3, DIST8,DIST12, DIST13
DIST19, DIST20
DIST4, DIST14
DIST1
DIST5
DIST6
DIST7
DIST9
DIST10
DIST11DIST15DIST16
DIST17
DIST18
D1 D2
11
B2
400/63 kV
20 km
20 km
B3
63/20 kV 63/20 kV 63/20 kV
13
20 km
20 km
B4 B5B1
D1 D2
11
B2
400/63 kV
20 km
20 km
B3
63/20 kV 63/20 kV 63/20 kV
13
20 km
20 km
B4 B5B1
19Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� Différents taux d’insertion des productions décentralisées : 10, 20, 30, 40 et 50 % de la production totale
� Réduction des pertes dans le système (génération proche des charges)
� 50% de réduction des pertes avec présence des productions décentralisées
� Réduction des flux de puissance dans le système de transport � Meilleur comportement face aux surcharges� Meilleur comportement face à l’effet domino (pertes de lignes)
III.- Robustesse: méthodologie & indices
20Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
III.- Robustesse: méthodologie & indices
� Liste des événements� (n-1)� (n-2)� Scenarii catastrophiques:
� Perte de la plus grande centrale (GEN1 = 1080 MVA)� Variation intempestive des charges : forte (500 MW, 8 % de la demande en
cours), très forte (1200 MW, 20% de la demande en cours)� Court-circuit triphasé de 200 ms dans les lignes de transport� Pertes de composants (n-3)� Pertes de composants (n-4)� Pertes de composants (n-5)� Pertes de composants (n-6)
� Différent scénarii d’étude� Scénario 1 : avec protection de découplage instantanée� Scénario 2 : sans protection de découplage� Scénario 3 : insertion de sources intermittentes de n’importe quel type� Scénario 4 : concentration de la production dans une zone
21Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Scénario 1 : avec protection de découplage instantanée
� Seuils de la protection de découplage : 0.85 Un et 49.5 ou 47.5 Hzavec différentes temporisations (100 ms, 500 ms)
� Évènement COURT-CIRCUIT de 200 ms dans le réseau de transport : deconnexion des productions décentralisées
� Apparition du délestage de charges pour des insertions > réserve primaire
� Perte du système si: (événement + perte d’une quantité importante d productions décentralisées )� Impact BLOQUANT pour le système de TRANSPORT
III.- Robustesse: méthodologie & indices
22Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Scenario 2 : sans protection de découplage
� Problèmes de stabilité à cause d’une insertion massive des productions décentralisées > 50%
� Un taux de 50% de production décentralisée est un taux robuste et à faible risque sur le réseau du cas d’étude
� 40% -50% comportements similaires
III.- Robustesse: méthodologie & indices
23Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Scenario 3 : Intermittence des sources
0 10 20 30 40 50
64.5
65.0
s
kV
[crisp10E] TENSION AU NOEUD: B3 Unité : kV
0 10 20 30 40 50406
407
408
s
kV
[crisp10E] TENSION AU NOEUD: BUS- 6 Unité : kV
III.- Robustesse: méthodologie & indices
>> Tension réglée localement
>> Déviation de Fréquence
24Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Scenario 4 : concentration de la production décentralisée dans une zone (cas du Danemark)
� 40% production décentralisée
� Avantages par rapport au système sans production décentralisée
�Aux variations de charges
� Perte de la plus grande centrale
� Perte combinée de composants(n-5) et (n-6).
III.- Robustesse: méthodologie & indices
GG GG
G
2
30 37
25
3
4
5
6
7
8
39b
1
9
522
1104
224
322
500
234 GG
31
9 11
13
GG
10
0.5
39
1000MW
250MW 540MW
572MW
14
GGG
GG
20
19
34
33
18
17
158
32
650MW 508MW
GG830MW
38
29
26 28
27139 206
281
2116
GG35
15
320
22
GG
23
24
650MW
632MW
36
560MW
248309
274
284
680
Gen1
Gen10 Gen8 Gen9
Gen2
Gen3 Gen5 Gen6
Gen7
Gen4STN
DIST21 à DIST24
DIST2, DIST3, DIST8,DIST12, DIST13
DIST19, DIST20
DIST4, DIST14
DIST1
DIST5
DIST6
DIST7
DIST9
DIST10
DIST11DIST15DIST16
DIST17
DIST18
GG GG
G
2
30 37
25
3
4
5
6
7
8
39b
1
9
522
1104
224
322
500
234 GG
31
9 11
13
GG
10
0.5
39
1000MW
250MW 540MW
572MW
14
GGG
GG
20
19
34
33
18
17
158
32
650MW 508MW
GG830MW
38
29
26 28
27139 206
281
2116
GG35
15
320
22
GG
23
24
650MW
632MW
36
560MW
248309
274
284
680
Gen1
Gen10 Gen8 Gen9
Gen2
Gen3 Gen5 Gen6
Gen7
Gen4STN
DIST21 à DIST24
DIST2, DIST3, DIST8,DIST12, DIST13
DIST19, DIST20
DIST4, DIST14
DIST1
DIST5
DIST6
DIST7
DIST9
DIST10
DIST11DIST15DIST16
DIST17
DIST18
GG GG
G
2
30 37
25
3
4
5
6
7
8
39b
1
9
522
1104
224
322
500
234 GG
31
9 11
13
GG
10
0.5
39
1000MW
250MW 540MW
572MW
14
GGG
GG
20
19
34
33
18
17
158
32
650MW 508MW
GG830MW
38
29
26 28
27139 206
281
2116
GG35
15
320
22
GG
23
24
650MW
632MW
36
560MW
248309
274
284
680
Gen1
Gen10 Gen8 Gen9
Gen2
Gen3 Gen5 Gen6
Gen7
Gen4STN
DIST21 à DIST24
DIST2, DIST3, DIST8,DIST12, DIST13
DIST19, DIST20
DIST4, DIST14
DIST1
DIST5
DIST6
DIST7
DIST9
DIST10
DIST11DIST15DIST16
DIST17
DIST18
25Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
III.- Robustesse: méthodologie & indices
� Taux approprié d’insertion de production décentralisée� Protection de découplage
instantanée
� Pas de délestage de charges suite à un court-circuit franc dans le réseau de transport
Réserve Primaire
Court-circuitTransport
3phase 150 ms
DéconnexionProtections Découplage
à 0.85 Un
DélestageCharges (15%)
à 49 Hz
Court-circuitTransport
3phase 150 ms
DéconnexionProtections Découplage
à 0.85 Un
DélestageCharges (15%)
à 49 Hz
Hz
26Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
III.- Robustesse: méthodologie & indices
� Taux approprié d’insertion de production décentralisée� Absence de problèmes de protection de découplage : FD1 à 1
0.55928 MW731 MWPR + LS (49 Hz)
+ LS (48.5Hz) + LS (48 Hz)
Perte de GED 50% (= 3000 MW)
0.69928 MW731 MWPR + LS (49 Hz)+LS (48.5Hz)
Perte de GED 40% (= 2400 MW)
0.92928 MW731 MWPR +LS (49Hz) + LS(48.5Hz)
Perte de GED 30% (= 1800 MW)
1.38928 MW731 MWPR + LS (49 Hz)Perte de GED 20% (= 1200 MW)
2.37928 MW731 MWPR + LS (49 Hz)Perte GED = PR
2.76928 MW731 MWPR Perte de GED 10% (= 600 MW)
Indice FD1(pour ALEA = Événement)
Délestage de charges (IL)
= LS [49Hz] (MW)
Réserve Primaire= PR (MW)
Système sauvé parÉvènements
27Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� La productions décentralisées ne supportent pas le système en cas de grandes pannes� Protection de découplage
� La technologie devrait évoluer� Les protections de découplage doivent changer pour
améliorer la robustesse du système
� Réduction des pertes : avantage économique (€)� Les productions décentralisées pourraient éviter la
propagation des pannes:� Limitations des surcharges (effet domino moins probable)� Sauver quelques parties du système : îlotages intentionnels
III.- Robustesse: méthodologie & indices
28Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Plan de la Présentation
I.- Contexte du travail
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
III.- Robustesse : méthodologie & indices
IV.- Îlotages intentionnels : faisabilité
V.- Régulation de l’énergie avec la production décentralisée
VI.- ICTs: Intelligence Distribuée
VII.- Conclusions et perspectives
29Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
IV.- Îlotages intentionnels: faisabilité
� Intérêt des îlotages intentionnels
Normal
Alerte
UrgenceIn extremisIlotages
Reprise Générale
Actions de
secours
Ilotages IntentionnelsSystème de défense
Blackout
Actions Urgence
Actions correctives
Actions correctives
Actions correctives
Evenéments
Evenéments
Normal
Alerte
UrgenceIn extremisIlotages
Reprise Générale
Actions de
secours
Ilotages IntentionnelsSystème de défense
Blackout
Actions correctives
Actions correctives
Actions correctives
Evenéments
Evenéments
30Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
IV.- Îlotages intentionnels: faisabilité
� Intérêt des îlotages intentionnels
Réseau en urgence
Formation îlotages
intentionnels
Reprise interconnexion
Faisabilité des îlotagesIndices Robustesse des îlots
SynchronisationSous-systèmes
Conditions techniquesÉtat d’urgence
Îlotages intentionnels maintenus
Reconfiguration sous-systèmesSystème interconnecté
PHASE 1
PHASE 2
PHASE 3
V << Vnf < 48 Hz
(df/dt) > 0,5 Hz/s
robustessefaisabilité
∆u, ∆f, ∆δδδδ
31Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
IV.- Îlotages intentionnels: faisabilité
� Critères Techniques pour la faisabilité de l’îlotage
� Régulation de Fréquence & de Tension
� Équilibres Prod. Vs Consom.
� Système de Protection
� Stabilité : tenue aux événements
>> IL NE SUFFIT PAS DE RAISONNER EN EQUILIBRES PUIS SANCES
>> Compatibilité du système de protection à étudier au cas par cas
REGULATION
EQUILIBRES
STABILITE
PROTECTION
32Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
IV.- Îlotages intentionnels: faisabilité
� Intérêt des îlotages intentionnels : limite d’insertion de production intermittente
� FD2 proche de 1
� Pas comptabilisée à l’avance pour les équilibres
� Évènements de raccordement et de déconnexion lors des déviations de tension et de fréquence
� Comparaison Production Décentralisée Intermittente avec la Réserve primaire et les Délestages de charge jusqu’au 49 Hz
(((( )))) (((( )))) (((( ))))[[[[ ]]]](((( )))) (((( ))))[[[[ ]]]]ALEADG
ILPR2
FDx ++++
++++====
33Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
IV.- Îlotages intentionnels: faisabilité
� Intérêt des îlotages intentionnels : PHASE 1
Dérivée de fréquence > |0,5 Hz/s|
Perte Production(GEN1, GEN2 et GEN3)
Îlotage Intentionnel Distribution
Hz
Dérivée de fréquence > |0,5 Hz/s|
Perte Production(GEN1, GEN2 et GEN3)
Îlotage Intentionnel Distribution
Hz
34Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
IV.- Îlotages intentionnels: faisabilité
Dérivée de fréquence
> |0,5 Hz/s|
Perte Production(GEN1, GEN2 et GEN3)
Îlotage Intentionnel Distribution Maintenu
Hz
Dérivée de fréquence
> |0,5 Hz/s|
Perte Production(GEN1, GEN2 et GEN3)
Îlotage Intentionnel Distribution Maintenu
Hz
� Intérêt des îlotages intentionnels : PHASE 2
35Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
IV.- Îlotages intentionnels: faisabilité
Hz
Hz
Îlotage Intentionnel Distribution
Îlotage Intentionnel Distribution
SynchronisationTransport-Distribution
SynchronisationTransport-Distribution
Hz
Hz
Îlotage Intentionnel Distribution
Îlotage Intentionnel Distribution
SynchronisationTransport-Distribution
SynchronisationTransport-Distribution
� Intérêt des îlotages intentionnels : PHASE 3
36Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
IV.- Îlotages intentionnels: faisabilité
� Intérêt des îlotages intentionnels� Variation de puissance de 0,5 MW ���� FD2 >1
Îlotage Intentionnel Distribution
Variation de charge 04BORIE 0.5 MW
IL = 0MW et PR=1.32MW
Reprise système interconnecté
Îlotage Intentionnel Distribution
Variation de charge 04BORIE 0.5 MW
IL = 0MW et PR=1.32MW
Reprise système interconnecté
37Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
IV.- Îlotages intentionnels: faisabilité
� Intérêt des îlotages intentionnels� Perte Génération 6MW ���� FD2 <1
Îlotage Intentionnel Distribution
Perte d’une machine à 6MWPR=1.32MW
Perte de synchronismedans l’îlotage intentionnel
Îlotage Intentionnel Distribution
Perte d’une machine à 6MWPR=1.32MW
Perte de synchronismedans l’îlotage intentionnel
38Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Plan de la Présentation
I.- Contexte du travail
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
III.- Robustesse : méthodologie & indices
IV.- Îlotages intentionnels : faisabilité
V.- Régulation de l’énergie avec la production décentralisée
VI.- ICTs: Intelligence Distribuée
VII.- Conclusions et perspectives
39Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
V.- Régulation de l’énergie
� Nouvelle Régulation de l’énergie� Énergies Renouvelables Énergies de Base� Compensation pour favoriser les équilibres et sous-systèmesdes plans de défense
>> GENERATEURS DE COMPENSATION
TRANSPORT
DISTRIBUTION
GENERATIONCENTRALISEE
GENERATIONDECENTRALISEE
CONSOMMATION
GENERATIONDECENTRALISEE
Réglage de tension et fréquence
Réglage de tension localeRachat des énergies primairesÉnergies tertiaires mobilisables
TRANSPORT
DISTRIBUTION
GENERATIONCENTRALISEE
GENERATIONDECENTRALISEE
CONSOMMATION
GENERATIONDECENTRALISEE
Réglage de tension et fréquence
Réglage de tension localeRachat des énergies primairesÉnergies tertiaires mobilisables
40Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
V.- Régulation de l’énergie
� Participation GED à la RESERVE PRIMAIRE
4-5% min.Production Centralisée
2% min.Production Décentralisée
Pourcentage de Participation
par rapport à la Puissance Nominale
Nature de l’énergie
Hz
Système avec GEDParticipant à la RP
Système sans GEDParticipant à la RP
� Meilleure tenue en fréquence
� Évolutions de Puissance mieux gérées
� Indices FDx plus favorables
ROBUSTESSE & FLEXIBILITE
� Meilleure tenue en fréquence
� Évolutions de Puissance mieux gérées
� Indices FDx plus favorables
ROBUSTESSE & FLEXIBILITE
41Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Plan de la Présentation
I.- Contexte du travail
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
III.- Robustesse : méthodologie & indices
IV.- Îlotages intentionnels : faisabilité
V.- Régulation de l’énergie avec la production décentralisée
VI.- ICTs: Intelligence Distribuée
VII.- Conclusions et perspectives
42Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Market deregulation
DG insertion
ICT improvement
VI.- ICTs: Distributed Intelligence
Information system for the EPS
Control of emergency situations
Enhancement of system robustness
http://www.ecn.nl/crisp/
NEW ELECTRICAL WORLD
43Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
VI.- ICTs: Distributed Intelligence
� ICT (Information Communication Technologies)
� Semantic definition: Information vs Communication vsComputerization
InformationSystem
CommunicationSystem
InformationSystem
MeasuresCollecting data
Storing, UsingVisualizing data
InformationSystem
CommunicationSystem
InformationSystem
MeasuresCollecting data
Storing, UsingVisualizing data
44Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� Communication delays with different communication links
Source: SPID project, Amin.M
Power System Task Bandwidthrequirement
Currentresponse time
Load shedding( local decision)
Low Seconds
Adaptive Relaying (i.e. Blocking relaying)
Low Not available
Hierarchical Data Acquisition andTransfer
High Seconds
Line/ Bus reconfiguration
Low Minutes (by Manual)
Control devices (e.g. FACTS, Transformer)
Medium Seconds (by Manual)
Fault Event Recorder Information
Medium Minutes
Generator Con trol Low Seconds
National StrategicPower Defense Plan
High Not applicable
VI.- ICTs: Distributed Intelligence
45Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� EPS states and main operations� Normal operation
� Monitoring� Information analysis (EMS, Energy Management System)� Metering (smart-meter)
� Emergency operation� Violations of security criteria� Need of the coordination of actors� Coordination of Upper SCADA levels
� Restoration operation � Detection, synchronization and interconnection of existing sub-
areas� Emergency communication links
VI.- ICTs: Distributed Intelligence
46Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� Standards and recommendations depending on the task
VI.- ICTs: Distributed Intelligence
Source: CIGRE B5.11, 2003
47Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� CRISP project: new architecture for the utility communications
VI.- ICTs: Distributed Intelligence
UtilityIP Network
INTELLIGENTELECTRONIC
DEVICES
LOCALCONTROL
(SUBSTATION)
NATIONALCONTROL
DATACONCENTRATOR
48Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� CRISP experiments: BTH-IDEA� Fault detection and localization tool: network properties
VI.- ICTs: Distributed Intelligence
49Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
� Needs of new ICT components in EPS� To develop new operations/functions in the system
�Observability
�Dispatchability
�Controllability
� Lessons learned from last blackouts (coordination, defense and emergency strategies)
� Cost, dependability, security and reliability: major parameters
� CRISP project ���� INTEGRAL project� New possibilities with ICTs� Self-healing operations � Test of new ICT components
VI.- ICTs: Conclusions
50Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
Plan de la Présentation
I.- Contexte du travail
II.- Réseaux de transport, prod. décentralisée et grandes pannes
III.- Robustesse : méthodologie & indices
IV.- Îlotages intentionnels : faisabilité
V.- Régulation de l’énergie avec la production décentralisée
VI.- ICTs: Intelligence Distribuée
VII.- Conclusions et perspectives
51Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
VII.- Conclusions
� Interactions et Couplages forts entre le T&D>> Dynamiques spécifiques à prendre en compte>> Découplages T&D difficiles si incident majeur
� Robustesse : indices RI et FD>> Indices de performances flexibles & adaptables>> Réelle attente des TSOs/DNOs
� Exigences en terme de Réserves Primaires>> Amélioration de la Robustesse>> Pourquoi pas un marché de réserves primaires : rachats ?
� Identification des ICTs pour la Prod. Decentralisée>> Nouvelles stratégies non applicables autrement
52Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
VII.- Perspectives
� Approfondir les indices pour image en Temps Réel>> Vecteurs majeurs sans passer par l’analyse des incidences
� Définir un indice de robustesse multidisciplinaire>> ICT + Technique: prise en compte des vulnérabilités >> Fausses alertes pas prises en compte
� Analyser les indices de Robustesse : continus & discrets ?>> Pentes critiques de variation & notion de distances
� Utiliser les ICTs pour l’îlotage intentionnel >> Développement des agents & outils de contrôle>> Automatisations envisageables>> Coordination entre TSOs/DNOs
53Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
QUESTIONS ?
54Saint Martin d’Hères, le 10 Juillet 2008
QUESTIONS ?