Réalisation d'un système expert d'aide à la répartition économique des puissances dans un réseau électrique

RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTÈRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQU

UNIVERSITÉ DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE D'ORAN

MOHAMED BOUDIAF

FACULTÉ DE GÉNIE ELECTRIQUE
DÉPARTEMENT D'ELECTROTECHNIQUE

THESE EN VUE DE L'OBTENSION DU DIPLÔME
DOCTORAT D'ETAT

Spécialité : ELECTROTECHNIQUE

Option : Réseaux Electriques

PRESENTÉE PAR
Mr. TAMALI MOHAMMED
SUJET DE THÈSE

RÉALISATION D'UN SYSTÈME EXPERT D'AIDE À
LA RÉPARTITION ÉCONOMIQUE DES
PUISSANCES DANS UN RÉSEAU ELECTRIQUE

SOUTENU LE

DEVANT LE JURY COMPOSÉ DE :

B. MAZARI PROFESSEUR, USTO-MB PRESIDENT

M. RAHLI PROFESSEUR, USTO-MB RAPPORTEUR

A. CHAKER PROFESSEUR, ENSET ORAN EXAMINATEUR

S. FLAZI PROFESSEUR, USTO-MB EXAMINATEUR

A. ZEBLAH MAITRE DE CONFERENCE UDL SBA EXAMINATEUR

ANNEE UNIVERSITAIRE 200 6/2007

Remerciements Résumé et mots clés

Préambule 1

Introduction Générale 6

Nomenclatures et Abréviations 11

I. Positionnement par rapport à l'actuel 12

1) Introduction 13

2) PowerWorld simulator 14

3) Power Systems Simulator SPARD® mp Power 2006 16

4) ETAP (Electrical Transients Analyzer Program) 17

5) EasyPower - Power Flow Analysis 19

6) CYME's Power Systems Analysis Framework 20

7) ERACS Software Information 21

8) DigSILENT 22

9) NEPLAN 23

10) PSCAD 25

11) EUROSTAG 26

12) Travaux académiques et particuliers 28

13) Solution NMSS 32

14) Conclusion 34

15) Quelques idées pour publication 34

16) Références bibliographiques 34

II. Modèle du réseau de production/transport 35

1) Introduction 36

2) Composition générale du réseau de production/transport 37

3) Mise en équation du réseau électrique 39

4) Conclusion 46

5) Références bibliographiques 46

III. Théorie des graphes 47

1) Introduction 48

2) Définitions relatives à la théorie des graphes 49

3) Quelques idées pour publication 56

4) Références bibliographiques 56

IV. Méthodologies de conception des logiciels scientifiques 57

1) Introduction 58

2) Systèmes et problèmes 60

3) Développement classique non objet 63

4) Nécessité d'un développement OBJET 65

5) Historique de l'objet 68

6) Version UML 2.0 70

7) Qualités de l'approche objet 71

8) Quelques idées pour publication 74

9) Références bibliographiques 74

V. Architecture de la plate-forme NMSS 4 75

1) Introduction 76

2) Méthodologie 77

3) Cahier des charges 78

4) Le Use Case Diagram ou UCD 79

5) Le Class Diagram ou CD 83

6) L'Object Diagram ou OD 89

7) Sequence Diagram ou SD 90

8) Le Collaboration Diagrams 90

9) Implémentation 90

10) Quelques figures prise en capture des services implémentés 91

11) Difficultés et problèmes rencontrés dans NMSS 96

12) Références bibliographiques 99

VI. Conception et intégration du module Expert. 100

1) Introduction 101

2) Classe NMSS.SE (système expert) 103

3) Algorithme du moteur d'inférence 104

4) Intégration à NMSS 107

5) Conclusion 107

6) Quelques idées pour publication 108

7) Références bibliographiques 108

VII. Validation de NMSS et discussion des résultats 109

1) Introduction 110

2) Ergonomie du logiciel 110

3) Possibilités de traitement de données à partir

de sources IEEE Common data format 115

4) Planification de traitements selon des scénarios préétablis 116

5) Accessibilité par modes commandes, script NMSL et visuel 118

6) Assistants visuels intelligents pour la programmation des tâches 120

7) Extensibilité des bibliothèques de calcul par scripts externes 121

8) Etude de cas (cas du réseau 14 noeuds standard IEEE) 121

9) Conclusion 129

10) Quelques idées pour publication 129

11) Références bibliographiques 129

VIII. Travaux d'extensions de la future plate-forme NMSS 131

IX. Conclusion Générale 135

X. Recommandations 136

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ABSTRACT

In this thesis we present our work, where we developed an intelligent software environment named NMSS (). NMSS is a visual tool that can improve a study and calculations in electrical network area. In order to reach our goal, we must give a response to some questions like charges notes and the performance of software we need according to electrical field. Understand and simulate adaptive behaviors and treatments of processes. We can enumerate a number of tools in the same category which are developed by a much known laboratories. We hope trough this try to obtain our own tool with an addition of an intelligent module. The integrated intelligent module can perform all decisions needed, in aided design of electrical network, to align components to the behavior of an engineer, in adopting a strategy of calculation and choosing dynamically which method to use with the particular data cases.

This thesis represents a central node making link between more than one field, Power System Analysis, Graph topology, Artificial Intelligence and Software programming. The operational research was in the middle in our entire algorithmic converse. The methods used in calculus tasks were classified according to their algorithmic and time complexity. In this vision, we can built a mesh equivalent structure, a graph were nodes represent methods and branch, the relation between methods, any branch were valued depending on weight's method and a cost if the two methods are sequentially used. An inference engine can make a decision automatically without any need of intervention.

A tool we develop can be extensible through the Internet or any network connection to downloading updates our uploading data to a data server. A future version of NMSS is to be connected trough a SCADA system to Algerian electrical network. Before presenting our proposals, we make a comparison between major software used in same category and we succeeding with an introduction to classical field of electrical network and power system analysis in general.

A special chapter was added to discuss artificial intelligence and behavior-based systems evolutionist', and also we give notions of complex systems and artificial societies Society based like ants'. In the last chapter of the thesis, we present experiments carried out in our simulations showing the main properties of our software system. Finally, we've finalized our study with a general conclusion.