Etude de la stabilité aux petites perturbations dans les grands réseaux électriques: Optimisation de la régulation par une méthode metaheuristique

CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVE

Les systèmes de puissance ne cessent de se développer. L'extension des réseaux interconnectés rend les systèmes fortement sensibles aux oscillations interrégionales. Ces oscillations peuvent sérieusement restreindre le transport de l'énergie électrique. Elles peuvent également conduire à des perturbations s'étendant à tout le système de puissance si, par exemple, une cascade de fautes de lignes de transmission se produit. Dans ces nouvelles conditions, les opérateurs des réseaux électriques se trouvent souvent obligés à faire fonctionner les systèmes aux limites de la stabilité. Par conséquent, l'amélioration de la stabilité aux petites perturbations, en particulier l'amortissement des oscillations interrégionales, représente un objectif prioritaire.

Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'étude des méthodes de régulation par des AGs. Les PSSs représentent toujours un moyen efficace pour l'amortissement des modes électromécaniques locaux, mais leur rôle dans l'amortissement des modes interrégionaux est toujours considéré comme de faible importance. Dans cette étude nous avons montré que les PSSs peuvent satisfaire aussi bien l'amortissement des modes interrégionaux que l'amortissement des modes locaux. Ainsi, l'optimisation simultanée de la localisation et des paramètres des PSSs permet à chaque PSS installé dans le système de participer, outre l'amortissement du mode local associé à son générateur, à l'amortissement des modes des autres régions.

Notre travail de recherche s'est articulé autour des points suivants :

- la modélisation d'un système de puissance, modélisation adaptée pour l'étude de stabilité aux petites perturbations.

- les méthodes classiques de réglage et d'emplacement des stabilisateurs PSSs et les méthodes d'analyse de la performance du système.

- l'optimisation globale des PSSs par des AGs.

- le développement d'un AG adaptatif travaillant sur des espaces de recherche dynamiques.

Dans la partie modélisation, nous avons présenté les modèles mathématiques non- linéaires des éléments du système de puissance. Nous avons également développé le modèle linéaire associé.

Nous avons aussi rappelé la théorie de la stabilité, les problèmes de la stabilité aux petites perturbations d'un système de puissance et le principe du stabilisateur PSS.

Dans l'optimisation globale des PSSs, nous avons présenté une méthode basée sur les AGs, pour un problème multiobjectif d'étude de stabilité aux petites perturbations. Cette méthode s'appuyant sur les valeurs propres du système permet d'obtenir, sans passer par la méthode classique des facteurs de participation, non seulement une optimisation des paramètres des stabilisateurs PSSs, mais aussi une meilleure localisation et une réduction intéressante de leur nombre.

L'analyse des résultats obtenus montre qu'un nombre réduit de PSSs, judicieusement situés et dont les paramètres sont optimisés, permet d'assurer un bon amortissement des oscillations électromécaniques et d'assurer convenablement la stabilité globale du système.

Enfin, l'implantation d'une méthode auto-adaptative des espaces de recherche a montré, à travers les résultats obtenus, qu'il est possible de "bien améliorer" la convergence de l'AG et la performance de son résultat. Cette méthode améliore ainsi la robustesse de l'AG et son découplage vis-à-vis de l'espace de recherche proposé.

Les perspectives de ce travail sont nombreuses car les recherches dont il a fait l'objet sont encore loin d'être finalisées.

Plusieurs approches d'amélioration des méthodes d'optimisation sont proposées dans la littérature : elles sont basées sur la possibilité d'hybrider plusieurs méthodes d'optimisation. Ces approches consistent à coupler des méthodes à caractère global avec des méthodes plus locales. A partir des résultats fournis par les méthodes globales, il est possible d'utiliser ensuite des méthodes locales pour affiner la recherche des solutions optimales (Régnier, 2003). La perspective que nous jugeons la plus intéressante consisterait à extraire les meilleurs individus d'une des premières générations de la méthode globale (tel l'AG) et ensuite, à appliquer une méthode locale (tel le recuit simulé) sur ces individus pour un certain nombre de générations. Enfin, nous continuons l'optimisation par la méthode globale. L'intervention de la méthode locale au cours de l'optimisation par la méthode globale permettrait de profiter des performances d'exploration et d'exploitation de ces différentes méthodes et de la diversité de la population dès le départ de l'optimisation : la performance serait par conséquent améliorée avec une convergence rapide vers l'optimum global.

L'approche utilisée dans cette étude est basée sur le modèle linéaire du système. Elle comprend donc seulement des informations sur le comportement dynamique linéaire du système. Cela peut s'avérer insuffisant pour fournir une caractérisation complète et correcte de la performance du système, en particulier lors de fortes contraintes ou d'un fonctionnement à la limite de la stabilité. Il serait nécessaire, par conséquent, d'appliquer notre approche au modèle non-linéaire.

Dans les modes interrégionaux plusieurs générateurs de différentes régions sont impliqués. Pour apporter un meilleur amortissement à ces modes, différents travaux scientifiques (Snyder et al., 1998; Hasanovic et al., 2002; Kerim, 2002) montrent l'intérêt d'utiliser des signaux globaux (issus de générateurs à distance) en plus des signaux locaux (issus de générateurs associés directement aux PSSs). Notre méthode pourrait être appliquée pour optimiser le choix des générateurs (à l'origine des modes interrégionaux) devant fournir les signaux globaux nécessaires aux PSSs.

Enfin, nous pourrions l'appliquer aux systèmes FACTS qui sont de plus en plus présents dans les réseaux électriques.

LISTE DE PUBLICATIONS

Notre travail de recherche a abouti aux publications suivantes. Publications de revues.

1- Abdelghani Choucha, Hasan Alkhatib, Jean Duveau, Abdelhafid Hellal, Salem Arif, « Nouvelle approche d'optimisation des stabilisateurs de puissance : algorithmes génétiques à contraintes dynamiques », article soumis en 2008 Revue Internationale de génie électrique RIGE.

2- Hasan Alkhatib, Abdelghani Choucha, Jean Duveau, Abdelhafid Hellal, Salem Arif, « Multiobjective GA to Simultaneous Coordinated Tuning PSS for Multimachine Power Systems », article soumis en 2008 Revue Elsevier (Science Direct).

3- Hasan Alkhatib, Abdelghani Choucha, Jean Duveau, Abdelhafid Hellal, Salem Arif, « Optimisation, localisation et réduction des stabilisateurs de puissance par algorithmes génétiques », article à paraître en 2009 Revue Internationale de génie électrique RIGE.

Publications de conférences internationales.

1- Hasan Alkhatib, Jean Duveau, Marcel Pasquinelli, « Power System Stabilizer Optimization Based on Adaptive Genetic Algorithms », 44^th International Univers ities Power Engineering Conference IEEE- UPE009, Glasgow, Scotland, 1-4 September 2009.

2- Hasan Alkhatib, Jean Duveau, Marcel Pasquinelli, « Genetic Algorithms Based Dynamic Search Spaces for Global Power System Stabilizer Optimization », 17^th Mediterranean Conference on Control and Automation IEEE-MED'09, (ISBN 978-1-4244-4684-1), Thessaloniki, Greece, 24-26 June 2009.

3- Hasan Alkhatib, Jean Duveau, « Effect of Machine Modelling on Power System Small Signal Stability », 17^th International Conference on Control Systems and Computer Science CSCS-17, Bucharest, Romania, 26-29 May 2009.

4- Hasan Alkhatib, Jean Duveau, Abdelghani Choucha, Abdelhafid Hellal, Salem Arif, « Optimisation Globale de la Performance des Stabilisateurs de Puissance par Algorithmes Génétiques », 5^th International Conference on Electrical Engineering CEE'2008, Batna, Algeria, 27-29 October 2008.

5- Abdelghani Choucha, Hasan Alkhatib, Jean Duveau, Abdelhafid Hellal, Salem Arif, « Multiobjective GA to Simultaneous Coordinated Tuning PSS and Location for Multimachine Power Systems », XVIII International Conference on Electrical Machines IEEE-ICEM'08, (ISBN 978-1-4244-4684-1), Vilamoura, Portugal, 6-9 September 2008.

6- Hasan Alkhatib, Abdelghani Choucha, Jean Duveau, Abdelhafid Hellal, Salem Arif, « Optimisation Simultanée Globale des Stabilisateurs de Puissance via les Algorithmes Génétiques », Conférence Internationale Francophone d'Automatique CIFA 2008, Bucarest, Roumanie, 3-5 September 2008.

7- Hasan Alkhatib, Jean Duveau, Abdelghani Choucha, Abdelhafid Hellal, Salem Arif, « Simultaneous optimization of power system stabilizer parameters, number and locations via genetic algorithms », 43^rd International Universities Power Engineering Conference IEEE-UPE008, (ISBN 978-88-89884-09-6), Padova, Italy, 1-4 September 2008.

8- Hasan Alkhatib, Abdelghani Choucha, Jean Duveau, Abdelhafid Hellal, Salem Arif, « Optimisation Simultanée des Paramètres, de Localisation et de Nombre des Stabilisateurs de Puissance par Algorithmes Génétiques », 2^nd International Conference on Electrical and Electronics Engineering, ICEEE '08, pp. 11-18, Laghouat, Algeria, 2 1-23 April 2008.

9- Abdelghani Choucha, Hasan Alkhatib, Abdelhafid Hellal, Salem Arif, « Technique d'amélioration de Réglage des Stabilisateurs de Puissance via les Algorithmes Génétiques à Contraintes Dynamiques », 2^nd International Conference on Electrical and Electronics Engineering, ICEEE'08, pp.195-200, Laghouat, Algeria, 2 1-23 April 2008.