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n optimale des puissances dans un réseau électrique par la P République Algérie

n optimale des puissances dans un réseau électrique par la P République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Département de l’Electrotechnique Faculté des Sciences de l’Ingénieur Université Hassiba Benbouali Chlef, Algérie MEMOIRE DE MAGISTER Présenté par : Mostefaoui Abdelkader Ingénieur en Informatique, option : Software Pour obtenir le diplôme de : Magistère en Electrotechnique Option : Réseaux Electriques. Thème Soutenue le : 14 / 10 / 2008 Devant le jury composé de : Président : Mr. Bachir Belmadani Professeur (UHB. Chlef) Encadreur : Mr. Mostefa Rahli Professeur (USTO-MB-Oran) Co-Encadreur : Mr. Mohamed Mostefaoui Charge de cours (UHB. Chlef) Examinateurs : Mr. Mohamed Benarous Maitre de conférence (UHB. Chlef) Mr. Rabah Ouiddir Maître de conférence (U.Sidi Belabes) A ma très chère mère et mon très cher père. Sachez qu'aucun mot d'aucune langue n'est assez fort pour vous exprimer ma gratitude et vous remercier de tout ce que je vous dois. A ma femme et mes enfants A mes frères et mes sœurs REMERCIEMENTS En avant propos, je voudrais exprimer toute ma reconnaissance ainsi que ma gratitude à Monsieur M. Rahli, Professeur à Université des Sciences et de la Technologie d’Oran « Mohamed Boudiaf », qui m’a permis d’effectuer cette recherche et qui a bien voulu la diriger. Aussi, je saisis cette occasion pour le remercier également de l’aide qui ma apporté et la confiance qu’il m’a témoignée dans le cadre de ces différentes activités. Je remercie aussi Mr M. Mostefaoui Chargé de cours à l’Université Hassiba Benbouali de Chlef pour la plus essentielle de l’aide qui ma apporté autant que co-encadreur dans ce travail. Je tiens particulièrement à remercier Mr B. Belmadani professeur à l’Université Hassiba Benbouali de Chlef, pour l’attention qui nous a apporté durant notre formation comme responsable de notre Post Graduation ainsi que l’honneur qu’il nous fait en acceptant de présidé la soutenance de ce travail . Je remercie aussi Mr M. Benarous Maître de conférence à l’Université Hassiba Benbouali de Chlef et Mr R. Ouidir Maître de conférence à l’Université de Sid Belabes d’avoir bien voulu juger ce travail. Je remercie tous les enseignants du département d’Electrotechnique et du département d’Informatique de l’Université Hassiba Benbouali de Chlef, pour toute l’aide qui ont voulait nous apportés. Enfin je n’oubli pas de remercie mon ami et collègue Mr M. Rezig Résumé Résumé Dans ce mémoire, nous avons présenté une approche de formulation et un algorithme de solution du problème de la répartition optimale des puissances actives d'un réseau électrique par la programmation non linéaire. Les méthodes conventionnelles d'optimisation de l'écoulement des puissances actives ont été revues. Ce modèle basé sur la programmation non linéaire, plus simple a été introduit pour le contrôle à temps réel. Plusieurs modèles sont présentés pour résoudre un tel problème. Néanmoins, la programmation non linéaire reste le modèle le plus pratique dans ce cas pour plusieurs raisons, dont on citera : sa simplicité, sa fiabilité, ainsi que sa stabilité. Nous avons développé une solution algorithmique, basé sur cinq (05) méthodes non linéaires choisies, qui à permet de produire un outils (logiciel d’optimisation) pratique qui peut d’être utilisé pour un dispatching réel, comme un outils pédagogique et aussi comme un outils de comparaison pour la validation d’autre modèles Le présent algorithme de solution, basé sur la programmation non linéaire, fournit une précision acceptable du point de vue pratique et requiert un temps de calcul court pour obtenir une bonne valeur des équipements de contrôle. Ainsi, il sera particulièrement efficace pour assister un opérateur de réseau électrique dans le control et l’optimisation de l’écoulement des puissances dans le réseau électrique Abstract In this thesis, we introduced an approach of formulation and an algorithm of resolution of the problem of the optimum power flow the active potency of an electricity network by. Conventional methods of optimum power flow were seen again. This model based on non linear programming, simpler was introduced for a real time control. Several models are introduced to resolve such problem. However, non linear programming remains the most practical model in that case for several reasons, of which we can name: his simplicity, its reliability, as well as its stability. We developed an algorithmic solution, based on five (05) chosen non linear methods, which allows producing a practice tools (software of optimization) which can be used for a real dispatching, as a pedagogic tools and also as a comparison and validation tools of others models The present algorithm of resolution, based on non linear programming, provides an allowable practical precision and requests a short time of counting to acquire a good value of the control equipment. So, it will be particularly efficient to assist an operator in the control and the optimization of the power flow in the electricity network SOMMAIRE SOMMAIRE INTRODUCTION GENERALE.................................................................................................7 CHAPITRE I : ECOULEMENT DE PUISSANCE..........................................................11 1.1. Introduction...................................................................................................................13 1.2. La reconfiguration de réseau de transport.....................................................................14 1.2.1. La formation du schéma et son évaluation.......................................................14 1.2.2. L’évaluation du schéma de formation...............................................................14 1.3. Problème d’optimisation de la topologie des réseaux...................................................14 1.4. Comparaison entre les lignes aériennes et les câbles....................................................15 1.4.1. Ligne aérienne...................................................................................................16 1.4.1.1. Avantages..............................................................................................16 1.4.1.2 Inconvénients.........................................................................................16 1.4.2 Câble..................................................................................................................16 1.4.2.1 Avantages...............................................................................................16 1.4.2.2 Inconvénients.........................................................................................16 1.5 Structure des réseaux.....................................................................................................16 1.5.1 Réseau maillé ou connecté.................................................................................17 1.5.2 Réseau en boucle................................................................................................17 1.5.3 Réseau radial ou en étoile..................................................................................18 1.6 L’effet de réseau de transport sur la qualité du service.................................................18 1.7 Le rôle du réseau de grand transport..............................................................................19 1.7.l Le transport systématique...................................................................................20 1.7.2 Le transport de compensation............................................................................21 1.8 Le rôle des réseaux de répartition..................................................................................21 1.9 Les grands enjeux de la conduite des systèmes électriques...........................................22 1.10 Les isolateurs...............................................................................................................24 I.11 Présentation de quelques systèmes FACTS...................................................................24 I.12 Les équations de l'écoulement de puissance..............................................................26 I.12.1 Equations de l'écoulement de puissances dans les lignes...............................27 I.12.2 Quelques observations sur les équations de l'écoulement de puissance.........28 I.12.3 Classification des variables de l'écoulement de puissance.............................29 I.13. Algorithme de Newton Raphson appliquée aux équations de l'écoulement de puissance......................................................................................................................29 I.14. Conclusion...................................................................................................................31 CHAPITRE II : MODELISATION ET CALCUL DES L'ECOULEMENTS OPTIMALS DES PUISSANCES.............................................................32 II.1. Introduction..................................................................................................................33 II.2. Formulation du problème..............................................................................................33 II.3. Constitution d'un réseau...............................................................................................34 II.3.1. Les générateurs.................................................................................................34 II.3.2. Les charges.......................................................................................................34 II.3.3. Le réseau proprement dit..................................................................................35 II.4. Bilans de puissances et balancier.................................................................................36 II.4.1. Bilans de puissances.........................................................................................36 II.4.2. Le générateur balancier....................................................................................36 II.5. Notions de modélisation du réseau................................................................................40 II.6. Ecoulement des puissances dans un système énergétique...........................................43 II.6.1. Méthode de Newton-Raphson..........................................................................46 II.6.1.1. Le principe de l'algorithme de Newton-Raphson.................................46 II.6.1.2. L'algorithme de Newton-Raphson pour un système d'équations.........48 II.6.1.3. Application de la Méthode de Newton-Raphson pour les Puissances Actives et Réactives...............................................................................................49 II.6.2. Méthode de Gauss-Seidel..................................................................................52 CHAPITRE III : LES METHODES D’OPTIMISATION..............................................57 III.1. Introduction..................................................................................................................58 III.2. Problèmes d’optimisation............................................................................................59 III.3. Les méthodes d’optimisations......................................................................................60 III.3.1. La programmation linéaire...............................................................................63 III.3.2. Programmation linéaire en nombres entiers....................................................65 III.3.3. Programmation quadratique.............................................................................66 III.3.4. Programmation non-linéaire............................................................................67 III.3.5. Les Heuristiques...............................................................................................68 III.3.6. Les métaheuristiques........................................................................................70 III.4. Conclusion...................................................................................................................76 CHAPITRE IV : MODELISATION OPTIMISATION PAR LA PROGRAMMATION NON LINEAIRE.............................................77 IV.1 Introduction..............................................................................................................78 IV.2 Formulation mathématique du problème.............................................................79 IV.2.1 Introduction..................................................................................................79 IV.2.2 Principe fondamental...................................................................................79 IV.2.3. Méthode de pénalité..................................................................................80 IV.2 Méthode de Davidon-Fletcher-Powel..................................................................81 IV.3 Méthode de Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno................................................83 IV.4 Méthode de Broyden................................................................................................84 IV.5 Méthode des moindres carrés................................................................................86 IV.6 Méthode de Pearson.................................................................................................91 CHAPITRE V : APPLICATION……………………………………………….. 94 V.1 Introduction.................................................................................................................95 V.2 Présentation des données du réseaux d’Application 25 nœuds.………….…..... 96 V.3 Application des méthodes sur le réseau 25 noeuds..............................................98 V 3.1 Méthode de D.F.P.......................................................................................100 V 3.2. Méthode de B.F.G.S……………………………………….............. V.3.3 Méthode de Pearson…………………………………………............. 102 104 V.3.4 Méthode de Broyden..................................................................................106 V.3.5 Méthode des Moindres Carrés..................................................................108 V.3.6 Résumé des résultats (réseau 25noeuds).........................................................110 V.4 Présentation des données du réseaux d’Application 14 nœuds.………….…..... V.5 Application des méthodes sur le réseau 14 nœuds ……………………….... V M de de D.F.P…………………………………………............... V 5.2. Méthode de B.F.G.S……………………………………….............. V.5.3 Méthode de Pearson…………………………………………............. V.5.4 Méthode de Broyden……………………………………….............. V.5.5 Méthode des Moindres Carrés……………………………............... 111 113 114 116 118 120 122 V.5.6 Résumé des résultats (réseau 25noeuds).........................................................124 CONCLUSION.........................................................................................................................125 BIBLIOGRAPHIE Introduction générale - 7 - INTRODUCTION GENERALE Dans les sociétés actuelles, industrialisés et technologiquement développés, la disponibilité de l’énergie électrique occupe une importance primordiale. L’énergie électrique ne permet pas seulement le confort dont en bénéficient les usagers, mais également en bénéficient les industries et les services (transport, hôpitaux services publics etc..). L’énergie constitue donc un support essentiel pour le développement des sociétés modernes. De ce fait, la qualité, la continuité de service et l’approvisionnement sont pris au sérieux par les responsables des compagnies électriques. Il s’agit tout d’abord en premier lieu de produire, de transporter cette marchandise et de faire sa distribution en même temps. Avoir donc ce produit final nécessite des moyens de transport pour acheminer le produit au client, ce dernier ce situe le plus souvent dans des endroits lointains par rapport aux centres de productions. Vu l’augmentation quotidienne de la demande en énergie électrique due à l’évolution rapide des charges, le réseau électrique devient de plus en plus compliqué et sa présence sur un large étendu géographique est de plus en plus ressentie comme une contrainte qu’il faut étudier et la prendre en compte. La planification, la conception et l'opération d'un réseau électrique exigent donc une analyse élaborée, continue et compréhensive des informations sur le système actuel afin de s'assurer du fonctionnement sécuritaire de l'équipement connecté et ou de la validité d'une alternative d'expansion. Les uploads/Geographie/ mostefaoui-abdelkader-converti.pdf